CC BY
40
УДК 677.074
М.К. Кошелева, П.П. Кереметин, А.П. Кереметина, А.С. Левина Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ОТДЕЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА.
Experimental researches of processes of dyeing and washing after dyeing cotton fabrics, including with use of ultrasound for an intensification of processes are lead. It is established, that influence of ultrasound considerably intensifies process of washing after dyeing and practically does not render influence on kinetics process of dyeing of cotton fabrics by various dyes. The mathematical description kinetics processes of the washing, applied for calculation of washing of cotton fabrics after dyeing is developed. The device for washing textile materials with use of ultrasound for intensification is offered.
Проведены экспериментальные исследования процессов крашения и промывки после крашения хлопчатобумажных тканей, в том числе с использованием ультразвука для интенсификации процессов. Установлено, что воздействие ультразвука значительно интенсифицирует процесс промывки после крашения и практически не оказывает влияния на кинетику процесса крашения хлопчатобумажных тканей различными красителями. Разработано математическое описание кинетики процессов промывки, применённое для расчета промывки хлопчатобумажных тканей после крашения.
Многочисленные процессы и операции отделочного производства можно четко разделить на четыре стадии, которые, как правило, текстильный материал проходит последовательно.
Из схемы, представленной на рисунке 1 [1], видно, что в зависимости от назначения материала, он может проходить не все стадии, но, в большинстве случаев, ткани, предназначенные для изготовления одежды, постельного белья, штор, обивки для мебели и т.д., после подготовки окрашиваются или набиваются, а после колорирования обязательно промываются.
Рис. 1. Процессы отделочного производства
Таким образом, процессы колорирования и промывки после них являются очень важными в отделке тканей и во многом определяют их качество. Эти процессы вносят существенный вклад в загрязнение сточных вод, являются весьма энерго- и водоемкими, поэтому совершенствование их технологических режимов является актуальной задачей.
Целью работы являлось исследование процессов крашения хлопчатобумажных тканей и их промывка после крашения с использованием ультразвука для интенсификации. Дело в том, что в литературе содержатся весьма противоречивые данные о возможности интенсификации процесса крашения с применением ультразвука, а процесс промывки с применением ультразвука после крашения изучен недостаточно.
Исследование процесса крашения проводилось в ЦНИИХБИ, а промывки-на кафедре ПАХТ и БЖД.
Экспериментальное исследование процессов крашения и промывки проводилось на лабораторной установке, схема которой представлена на рисунке 2.
Установка имеет съёмную ванну со встроенными в днище пьезоэлектрическими преобразователями, создающими колебания ультразвукового диапазона частот (25^50 кГц). Объектами исследования при крашении являлись хлопчатобумажные ткани, крашение проводилось активными, дисперсными, прямыми красителями при оптимальных составах красильных ванн.
Анализ полученных результатов показывает, что при крашении хлопчатобумажных тканей всеми использованными на данном этапе красителями повышения эффективности крашения практически не наблюдается. Конечно, данное исследование должно быть продолжено. При промывке хлопчатобумажных тканей после крашения про-
должительность процесса в среднем уменьшалась на 20^25 %, что объясняется существенной активацией массопереноса на границе раздела ткань-раствор и в самой ткани.
Сокращение времени промывки после крашения приведёт к снижению загрязнённости сточных вод, уменьшится расход электроэнергии, возможно снижение температуры промывных растворов и концентрации ТВВ (текстильных вспомогательных веществ).
Рис. 2. Лабораторная установка для исследования процессов крашения и промывки тканей с применением и без ультразвукового воздействия: 1 - электродвигатель переменного тока; 2 - контактный термометр; 3 - промывная ванна 4 - цилиндрический каркас для крепления образцов ткани; 5 - образец ткани; 6 - источник ультразвука.
^ с
— Рассчетная кривая — Равновесная концентрация
-♦- Экспериментальная кривая
Рис. 3. Кинетика процесса промывки хлопчатобумажной ткани сатин после крашения красителем активным красным
Математическая модель кинетики процесса промывки представляет одномерную задачу, описываемую уравнением молекулярной диффузии в тонкой неограниченной пластине (уравнение диффузии Фика) с соответствующими начальными и граничными условиями (уравнения 1, 2, 3).
дС п ддС (1)
д т дх2
где С - концентрация загрязнения в момент времени т и на расстоянии х от середины объекта промывки (предполагая, что объект промывки плоский), Б - коэффициент внутренней диффузии
Начальное условие С(X, 0) = С0, (2)
Граничное условие D дС
дх
= в(Cn - Cp ) = const = N, (3)
где в - коэффициент массоотдачи, Сп - концентрация загрязнения на поверхности ткани, Ср - концентрация загрязнения в промывном растворе, 23 - толщина промываемой
ткани, N - постоянная скорости процесса в первом периоде.
Решение краевой задачи для первого и второго периодов позволило получить уравнения для расчета кинетики в первом и во втором периоде.
На рисунке 3 представлена расчетная кривая кинетики промывки хлопчатобумажной ткани сатин после крашения активным красителем красным и экспериментальные точки. Коэффициент корреляции равен 0,99.
Выводы: 1) проведены экспериментальные исследования процессов крашения и промывки после крашения хлопчатобумажных тканей, в том числе с использованием ультразвука для интенсификации процессов; 2) установлено, что воздействие ультразвука значительно интенсифицирует процесс промывки после крашения и практически не оказывает влияния на кинетику процесса крашения хлопчатобумажных тканей различными красителями; 3) разработано математическое описание кинетики процессов промывки, применённое для расчета промывки хлопчатобумажных тканей после крашения.
Список литературы
1. Кричевский Г. Е. Химическая технология текстильных материалов, том 1, М.,
2000.
s
УДК 677.074
М.К. Кошелева, М.С. Апалькова
Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия Средняя общеобразовательная школа № 1145 имени Фритьофа Нансена, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КРАШЕНИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ.
The purpose of this work is studying of the technology of dyeing and the laboratory research of the process of dyeing of cotton fabrics.
Целью работы является изучение технологии крашения и лабораторное исследование процесса крашения хлопчатобумажных тканей.
Отделка хлопчатобумажных тканей включает много процессов, каждый из которых имеет своё назначение на пути от суровой ткани к готовому товару. В таблице 1 дана краткая характеристика основных процессов отделочного производства. Все операции имеют большое значение, однако именно на стадии крашения или печатания текстильному материалу придаётся необходимый колористический, эстетический вид. Разнообразие окрасок, узоров практически бесконечно и может удовлетворить вкусы любого потребителя. Поэтому можно сказать, что формирование окраски на текстильном материале является одной из главных целевых функций отделочного производства. Важным этапом является выбор красителя, а их в настоящее время производится более 6-ти тысяч видов. В таблице 2 показана возможность выбора класса красителей для волокон различной химической природы.
