Разработка оптимальной структуры мотальной паковки замкнутой намотки для фильтров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Ершова, Елена Сергеевна

• Ершова, Елена Сергеевна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ершова, Елена Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Параметры строения и способы формирования мотальных паковок.

1.2 Процессы фильтрации и принципы осаждения частиц загрязнений в пористой структуре фильтра.

Выводы к главе 1.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Метод расчета пор в пористой перегородке.

2.1.1 Расчет геометрических характеристик пористой перегородки.

2.1.2 Расчет технических показателей пористой перегородки.

2.2 Метод расчета фильтровальных паковок замкнутой намотки.

2.2.1 Расчет гидравлических характеристик пористой перегородки.

2.2.2 Осаждение частиц загрязнений в структуре пористой перегородки.

2.3 Подходы к выбору сырьевого состава и линейно-плотностных характеристик используемого сырья.

2.4 Метод проектирования мотальной паковки замкнутой намотки, предназначенной для очистки суспензии от взвешенных частиц фракций заданной крупности.

Глава 3: СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Математические методы, применяемые при исследовании физико-механических свойств фильтровальных паковок.

3.2 Методика и средства исследований физико-механических свойств фильтровальных паковок.

Выводы к главе 3.

Глава 4: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Исследование влияния заправочных параметров на физико-механические свойства мотальных паковок.

4.2 Определение скоростей и ускорений методом построения кинематических диаграмм.

4.2.1 Использование метода графического дифференцирования при оценки переменной скорости нитераскладчика.

Выводы к главе 4.

Глава 5: РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ МОТАЛЬНЫХ ПАКОВОК ДЛЯ ФИЛЬТРОВ

5.1 Рекомендации по совершенствованию привода мотального автомата. фильтрации.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка оптимальной структуры мотальной паковки замкнутой намотки для фильтров»

Фильтрование жидкостей в жизнедеятельности человека занимает важное место. Оно осуществляется на фильтрах различных типов. Фильтры используются повсеместно, например, в крупных системах хозяйственно-питьевого водоснабжения для очистки воды, в системах защиты окружающей среды от промстоков, в механизмах и машинах для очистки масел, широко применяются в быту с целью улучшения качества водопроводной воды, ухудшающегося в процессе транспортирования её по металлическим трубам. Сам процесс фильтрования призван обеспечивать жидкостям нормативные качества в различных условиях их использования.

Настоящая работа посвящена исследованию и проектированию фильтра с заданным размером пор для очистки суспензии от взвешенных частиц фракций заданной крупности.

Первый картриджный фильтропатрон появился на американском рынке. В середине 30-х годов он был с бессистемными извилистыми каналами. Но с тех пор он претерпел значительные улучшения по показателям удаления из жидкости взвешенных частиц. Однако анализ конструкций таких фильтров говорит о возможности улучшения этих показателей, если получить достаточно точные количественные зависимости между гидравлическими и геометрическими характеристиками поровых каналов различных форм, сделать поры упорядоченными. Слабым местом в знаниях о таких фильтрах является отсутствие надёжного метода проектирования размеров и профилей поровых каналов пористой перегородки фильтра для задержания частиц фракций заданной крупности. Поэтому справедливым следует считать, прежде всего, необходимость разработки такой модели, которая учитывала бы все технологические параметры присущие мотальным текстильным паковкам, предназначенным для жидкостной обработки.

Актуальность исследования заключается в разработке метода проектирования мотальной паковки замкнутой структуры намотки для фильтров.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. разработан метод проектирования мотальных паковок замкнутых намоток для фильтрации суспензий от взвешенных частиц фракций заданной крупности;

2. определено влияние профиля (щелевидности) пор на параметры строения и гидравлические свойства мотальных паковок;

3. установлена зависимость угла подъема винтовой линии на паковке от скорости переносного движения нитей;

4. получены математические модели,, определяющие взаимосвязь между технологическими параметрами изготовления мотальных паковок замкнутых намоток, параметрами строения мотальных паковок и их свойствами.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

1. получены формулы для расчета эквивалентного диаметра транзитного канала поры и послойной длины нити на паковке замкнутой структуры намотки;

2. установлены оптимальные технологические параметры формирования мотальных паковок;

3. предложена программа для расчета геометрических и гидравлических параметров мотальных паковок замкнутых намоток для фильтров;

4. предложен патрон для формирования на его поверхности пористого волокнистого слоя намотки, позволяющий снизить сопротивление пористой перегородки потоку фильтруемой суспензии.

Автор защищает:

1. Методику проектирования мотальной паковки замкнутой намотки для фильтрации суспензий от взвешенных частиц фракций заданной крупности.

2. Результаты расчетов влияния профиля (щелевидности) пор на параметры строения и гидравлические свойства мотальных паковок.

3. Математические зависимости свойств и строения мотальных паковок замкнутых намоток от технологических параметров их изготовления.

4. Оптимальные технологические параметры изготовления мотальных паковок замкнутых намоток для фильтров.

5. Конструкцию реечного патрона с улучшенными гидравлическими характеристиками.

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Ершова, Елена Сергеевна

Общие выводы по диссертации

1. Литературный обзор по теме исследования подтвердил ее актуальность, связанную с разработкой методов проектирования мотальных паковок для очистки водных суспензий от взвешенных частиц фракций заданной крупности на основе изучения геометрических и гидравлических характеристик поровых каналов.

2. Установлена взаимосвязь между геометрическими и гидравлическими параметрами мотальных паковок и проведен расчет технических параметров строения мотальных паковок, определяющих их физико-механические свойства.

3. Разработан метод проектирования мотальной паковки замкнутой намотки, предназначенной для очистки суспензии от взвешенных частиц фракции заданной крупности.

4. Получено уравнение длины нити на паковке замкнутой структуры намотки, учитывающее приращение длины нити в каждом последующем слое намотки от угла подъема витков.

5. Спроектированы фильтропатроны с различной щелевидностью пор, предназначенные для очистки водной суспензии от взвешенных частиц размером 1,2 мм.

6. Получены математические модели строения и свойств мотальных паковок в зависимости от заправочного натяжения нитей, высоты баллона и шага витков намотки. нитей F3anp= 15+17 сН, высота баллона h = 40 см, величина шага винтовой линии намотки L = 60 мм.

8. Предложен способ снижения сопротивления пористой перегородки фильтра потоку фильтруемой суспензии и разработана конструкция реечного патрона.

Рекомендации к работе

1. Для проектирования мотальных паковок замкнутых намоток для очистки водных суспензий от взвешенных частиц фракций заданной крупности с использованием геометрических и гидравлических характеристик поровых каналов рекомендован к использованию разработанный метод.

2. Для прогнозирования условий изготовления мотальных паковок замкнутых намоток для фильтров, их строения и свойств необходимо использовать полученные в работе математические модели.

3. С целью обеспечения максимально большого коэффициента гидравлической проницаемости пористой перегородки мотальной паковки замкнутой намотки надо выбирать такое число замыканий и такое целое числа витков за один двойной проход нитеводителя при которых отношение большой диагонали Ьг к малой f2 на первом слое намотки стремилось к единице, то есть профиль поры стремился к квадрату.

4. С целью обеспечить оптимальную прочность и проницаемость фильтровальной перегородки мотальной паковки замкнутой намотки необходимо установить следующие заправочные параметры: заправочное натяжение нитей F3anp= 15+17 сН, высота баллона h = 40 см, величина шага винтовой линии намотки L = 60 мм.

5. С целью снизить сопротивление пористой перегородки потоку фильтруемой жидкости рекомендуется использовать предложенный в настоящей работе патрон реечный.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ершова, Елена Сергеевна, 2008 год

1. Андросов В.Ф., Александров С.А., Артым М.И., Кленов В.Б., Якимчук Р.П., Крашение пряжи в паковках: М.: Легкая индустрия, 1974.

2. Ефремов Е.Д., Ефремов Б.Д., Основы теории наматывания нити на паковку: М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 144с.

3. Николаев С.Д., Юхин С.С., Мартынова A.A., Власов H.A. Методы и средства исследования технологических процессов в ткачестве. М., 2003.-336с.

4. Браславский В.А. Капиллярные процессы в текстильных материалах. М., 1987.-111с.

5. Андросов В.Ф., Кленов В.Б. Текстильные фильтры. М.: «Легкая индустрия», 1977.

6. Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. — М.: «Журнал «Горная Промышленность» (Издатель НПК «ГЕМОС» Лтд.»), 2004.-360с.

7. Сажин Б.С., Гудим Л.И., Реутский В.А. Гидромеханические и диффузионные процессы: Учебное пособие для вузов. М.: Легпромбытиздат, 1988.-200с.

8. Шанкин П.А, Гудим Л.И. Теория и расчет фильтрования суспензий: Учебное пособие. М.: Московский текстильный институт, 1976.

9. Ищенко Ю.А. Явления и технология дельта-фильтрования природных и сточных вод. Волгоград, гос. с.-х. акад. Волгоград, 1997. -216с.

10. Палочкин C.B., Рудовский П.Н., Нуриев М.Н. Методы и средства контроля основных параметров текстильных паковок: Монография. -М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2006. 240 с.

11. Сборник научных трудов аспирантов. Выпуск 9. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2005. - 152 с.

12. Александров С.А., Кленов В.Б. Формирование ткацких паковок. М., Легкая индустрия, 1976. 120 с.

13. Николаев С.Д., Юхин С.С., Сумарукова Р.И., Власов H.A. Теория процессов, технология и оборудование ткацкого производства. — 2-е издание переработанное и дополненное М.: Легпромбытиздат, 1995. -256 с.

14. Николаев С.Д., Юхин С.С., Сумарукова Р.И., Власов H.A. Теория процессов, технология и оборудование подготовительных операций ткачества. — 2-е издание переработанное и дополненное М.: Легпромбытиздат, 1995. - 256 с.

15. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. Текстильное материаловедение (волокна и нити): Учебник для вызов. 2-е издание переработанное и дополненное М.: Легпромбытиздат, 1989. - 352 с.

16. Макаров Б.А., Сурнина Н.Ф. Переработка химических волокон и нитей: Справочник. М.: Легпромбытиздат, 1989. - 744 с.

17. Власов H.A., Мартынова A.A., Николаев С.Д., Сурнина Н.Ф., Летуновская A.A. Проектирование ткацких фабрик: Учебное пособие для вузов. 2-е издание переработанное и дополненное — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. — 304 с.

18. Оников Э.А. Технология, оборудование и рентабельность ткацкого производства. Практическое пособие-справочник. М.: Текстильная промышленность, 2003. — 320 с.

19. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. Нефтегазовая гидромеханика: Учебное пособие для вузов. М. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005. - 544 с.

20. Адамсон А. У. Физическая химия поверхностей. М., «МИР», 1979. 568 с.

21. Гаврилко В.М., Алексеев B.C. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1976. 344 с.2. Статьи

22. Елынин А.И, Вегера А.И. Выбор фильтровальных материалов для предочистки воды // Материалы, технология, инструменты. — 2000. — Т.5 № 2. - С.56-60.

23. Сумм Б. Д. Гистерезис смачивания. Соровской образовательный журнал, №7, 1999.

24. Ентов В. М. Теория фильтрации. Соровской образовательный журнал, №2, 1998.

25. Kuo-Lun Tung, Ching-Jung Chuang, Effect of pore morphology on fluid flow and particle deposition on a track-etched polycarbonate membrane. / Elsevier journal, Desalination 146 (2002), p.129-134

26. Herrmann H.J. et. al. Particles in fluids. / The European Physical Journal. Special Topics 143 (2007), p. 181-189.

27. Hans M. Wyss et. al. Mechanism for clogging of micro channels. / Physical review E 74 (2006).

28. Ascanio D. Araujo et. al. The distribution of local fluxes in porous media. / Universidad Federal do Ceare (2005).

29. Sahraoui M., Marshall H. Flow through three-dimensional arrangements of cylinders with alternative stream wise planar tilt. / Lawrence Livermore National Laboratory (1993).

30. Marshall H., Sahraoui M. An improved analytic solution for analysis of particle trajectories in fibrous, two-dimensional filters. / Lawrence Livermore National Laboratory (1993).

31. Гордеев B.A., Зайцев В.П., Панин И.Н. О замкнутых и сомкнутых крестовых намотках. / Известия вузов, технология текстильной промышленности. №2 - 1983. - с. 40.3. Диссертационные работы

32. Панин И.Н. Разработка и исследование структуры текстильных паковок специального назначения: Дисс. . док. техн. наук. М., 1996. - 501 стр.

33. Старун Н.В. Изучение послойной структуры паковок крестовой намотки методом имитационного моделирования: Дисс. . к.т.н. -Херсон, 2001.

34. Козлова Т.В. Разработка технологических параметров подготовки основных нитей для изготовления высокоплотных тканей на станках СТБ: Дисс. канд. тенх. наук. М., 1998. - 175 с.

35. Власова В.Н. Изыскания путей повышения качества партионных сновальных паковок: Автореферат дисс. . к.т.н. — Москва, 2006. — 15 с.

36. Шигапов И.Н. Разработка и исследование процесса формирования структуры пористых перегородок ТТФ: Дисс. . к.т.н. — Димитровград, 2005. 177 с.

37. Волков А.М. Метод расчета и проектирования режимов наматывания текстильных паковок крестовой намотки: Автореферат дисс. . к.т.н. -Кострома, 1985. 18 с.

38. Градыская С.Б. Разработка технологии формирования паковок синтетических нитей на современных перемоточных машинах: Дисс. . к.т.н. Кострома, 1991. - 210 с.

39. Гром A.A. Разработка технологических параметров процесса перематывания технических полиамидных нитей в паковки увеличенной массы: Автореферат дисс. . к.т.н. — Чернигов, 1986. -17 с.

40. Иванова C.JI. Разработка и исследование структуры намотки уточных паковок, используемых при выработке технических сукон: Дисс. . к.т.н. — Димитровград, 2005. 168 с.

41. ЗЛО. Юхин С.С. Прогнозирование и разработка технологии и изготовления высокоплотных тканей на бесчелночном ткацком станке: Дисс. . д.т.н. Москва, 1996.-471 с.

42. Комаров П.М. Исследование мотальных паковок на основе использования методов подобия и анализа размерностей: Автореферат дисс. . к.т.н. -М.: МГТУ им. Косыгина, 2001. 16 с.

43. Моисеев Г.К. Исследование крестовой намотки на цилиндрическую бобину на машинах непрерывного процесса получения вискозного волокна: Автореферат дисс. . к.т.н. JL, 1958. - 14 с.

44. Назарова М.В. Разработка технологических параметров формирования бобин сомкнутой намотки: Дисс. . к.т.н. М., 1994. -228 с.

45. Неелов В.И. Исследование процесса перематывания нити на мотальных автоматах и пути его усовершенствования: Автореферат дисс. . к.т.н. — Иваново., 1976. 29 с.

46. Шигапов И.И. Разработка и исследование процесса формирования структуры пористых перегородок ТТФ: Дисс. . к.т.н. — Димитровград: ДИТУиД, 2005. 177 с.

47. Панин А.И. Исследование и разработка структуры мотальных паковок, обеспечивающих оптимальный процесс сматывания: Дисс. . к.т.н.-М., 2004.-169 с.

48. Врублевский В.А. Исследование и нормализация скорости движения нитей в процессе снования: Автореферат дисс. . к.т.н. Кострома., 1981.- 16 с.4. Патенты

49. Чечетов В. А. Патрон для жидкостной и газовой обработки текстильных материалов в паковках: RU, авторское свидетельство, 2057221, кл. D 06 В 23/04, 1996.

50. Фабиа Ромагноли Патрон для формирования на нем бобины путем намотки пряжи, выполненной посредством инжекционного литья из пластмассы: RU, авторское свидетельство, 2113573, кл. D 06 В 23/04, В65 Н 75/24, 1998.

51. Чечетов В.А., Игнатович В.М. Патрон для жидкостной обработки текстильных нитевидных материалов в паковках: SU, авторское свидетельство, 1612012, кл. D 06 В 23/04, 1990.

52. Мауро Романьоли Патрон для фрикционной намотки пряжи пневмомеханического прядения под крашение: RU, авторское свидетельство, 2032001, кл. D 06 В 23/04 В65 Н 75/10, 1995.

53. Cazzani, Guiseppe Красильная паковка: WO 44973 А1, кл. 7D 06В 23/04, 2000.

54. Romagnoli, Tiziano Полужесткий проницаемый патрон для крашения нити: WO 58542 А1, кл. 7D 06В 23/04, 2000.

55. Kariya Kazunori Бобина: JP 3490004 В2 20000129565 А, кл. 7D 06В 23/04, В65 Н75/10, 2004.

56. Зайцев В.П., Панин И.Н. Способ формирования паковки нитевидного материала: SU, авторское свидетельство, 1454773 А1, кл. D 06 В 65 и 55/04, 1989.

57. J.H. Goldman Fluid filter and method of making same: U.S. Patent Document 3,065,856 11/1962.

58. C.A. Miller Integrally wound filter tube: U.S. Patent Document 3,356,226- 12/1967.

59. J.S. Green et al. Media for wound filter element: U.S. Patent Document 3,828,934-08/1974.

60. Adams E.A. Impregnation self-supporting honeycombed filter cartridge: U.S. Patent Document 3,398,837 03/1964.

61. Nemesi et al. Multilayer precision wound filter cartridge: U.S. Patent Document 4,660,779 28/1987.

62. Toon J.J. Tow wound filter cartridge: U.S. Patent Document 6,328,887 -11/2001.

63. Ogata et al. Filter cartridge: U.S. Patent Document 7,014,050 21/2006.

64. Swanson et al. Wound oil filter: U.S." Patent Document 5,679,251 -21/1997.

65. Omar et al. Wound polypropylene yarn filter cartridge and methodfor making same: U.S.:Patent Document 6,942,106 B1 13/2005.

66. Alfred H. Brundage Filter unit: U.S. Patent Document 2,141,903 -06/1935.5. Web ресурсы

67. Фильтры и фильтроматериалы51 .http://www.ultra-filter.ru Ультра фильтр группа компаний.