Расчет процесса промывки плоских текстильных материалов от красителей Текст научной статьи по специальности «Математика»

На рис. 1 приведены экспериментальные кривые, характеризующие изменение степени очистки сточной воды от нефтепродуктов без ультразвуковой обработки и с ультразвуковой обработкой.

Из рис. 1 видно, что при одинаковой концентрации магнетита степень очистки выше при ее обработке ультразвуком, а при одинаковой степени очистки в этом случае можно снизить количество магнетита.

Основные результаты и выводы. Проведен анализ данных по загрязнениям технологических сточных вод текстильных предприятий. Изучены методы очистки сточных вод промышленных предприятий. Проведен обоснованный выбор эффективного современного метода очистки - метода гальванокоагуляции с использованием ультразвукового воздействия. В лаборатории ультразвука ИОНХ РАН проводятся совместные экспериментальные исследования процесса очистки сточных вод методом гальванокоагуляции с использованием гальванопары : железо - кокс и ультразвуковой активацией магнетита.

Список литературы

1. Артемов, А.В. Анализ технологических сточных вод текстильных предприятий/ А.В.Артемов, Т.Е.Платова, Н.Н.Павлов и др..//Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1995, №1.- С. 108-111.

2. Сосновская, А.А. Сорбционно-коагуляционная очистка высокозагрязненного потока сточных вод отделочного производства тонкосуконного комбината/ А.А.Сосновская, В.И. Власова и др.//Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1992, №6.- С. 8286.

3. Чантурия В.А. Гальванохимические методы очистки техногенных вод:теория и практика/ В.А.Чантурия, П.М.Соложенкин. - М.: ИКЦ «Академкнига». - 2005. - 204с.

4. Абрамов В. О. [и др.]. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении. - М.: Янус-К. - 2006. - 687 с.

УДК 677.074

М.К. Кошелева, А.А. Щёголев, А.П. Кереметина, Д.А. Наумов

Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ ПЛОСКИХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ КРАСИТЕЛЕЙ

The problem of development of an engineering method of calculation of process of washing of fabrics after dyeing and press is complex because dye of each class leaves at washing differently. Comparison of an estimated time with skilled time of washing for lines for the washing of cotton fabrics including washing machines with horizontal loops of a fabric, shows, that the relative error does not exceed 10%. Thus, the approached method of calculation based on use of average speed of washing is developed.

Задача разработки инженерного метода расчета процесса промывки тканей после крашения и печати является сложной, потому что краситель каждого класса удаляется при промывке по-разному. Сравнение расчетного времени с опытным временем промывки на линии для промывки хлопчатобумажных тканей, включающей промывные машины с горизонтальными петлями ткани, показывает, что относительная ошибка не превышает 10%. Таким образом, разработан приближенный метод расчета, основанный на использовании средней скорости промывки.

Задача разработки инженерного метода расчета процесса промывки тканей после крашения и печати является сложной, потому что краситель каждого класса удаляется при промывке по-разному. В связи с этим нельзя использовать общие для всех красителей кинетические уравнения. Сложность задачи усугубляется тем, что при печати (набивке) только часть поверхности ткани покрывается рисунком, а на большей части поверхности ткани красителя нет. Конечно, вопрос переноса результатов лабораторных исследований на промышленные условия, т.е. вопрос масштабного перехода, сложен.

Преодолеть эти трудности в определенной степени можно, используя среднеин-тегральную скорость промывки при расчете процесса промывки после крашения и печати.

Среднеинтегральная скорость промывки ткани я :

я = к Ар (1)

где Л — средняя интегральная движущая сила процесса промывки:

А = Сн - Ск = (Сн - Ск )-{сн - в) (2)

ср Ск ЛСК 2 к

где

2 к = !п

{ (Сн - С ):(С - в)

; Ск — конечная концентрация незафиксированного

(Сн - С )•(А - в) ^(Сн - А)-(С'к - В) _

красителя в ткани, г/кг. Учитывая, что Р « К ■ (Сн - в) (3)

и принимая во внимание уравнение (1) и уравнение (2) можно представить в виде:

— = р(сн - Ск ) = Р ■ Сн ■ П к (4)

2к 2к

где гк — конечная степень промывки, достигаемая в промывной машине или в промывной линии.

В случае промывки тканей после печати величина средней интегральной скорости промывки я является недостаточной характеристикой скорости процесса, поскольку, как это видно из уравнения (4), она зависит от начальной концентрации незафиксированного красителя С , которая, в свою очередь зависит от степени заполнения поверхности полотна ткани печатным рисунком е . Последняя же может меняться в очень широких пределах (от 1 до 100 %). Поэтому одной и той же стадии промывки г могут соответствовать самые

различные срединие скорости промывки я , даже при промывке от одного и того же красителя. Конечно, эту трудность можно преодолеть, если ввести в уравнение (4) степень заполнения е в явном виде:

- = Р ■ Сн ■ г к (5)

е ■ 2к

Тогда средняя скорость промывки я при промывке от одного и того же

красителя будет оставаться постоянной независимо от степени заполнения поверхности полотна ткани. Однако в этом случае возникает трудность, связанная с определением е для сложных печатных рисунков (например, в форме цветов или сложных геометрических узоров). Наиболее просто эту трудность, можно преодолеть, если рассчитывать приведенную среднеинтегральную скорость промывки я в соответствии с уравнением:

я = } (6)

Величина я представляет собой среднеинтегральную скорость промывки при постоянной начальной концентрации незафиксированного красителя Сн =2 г/кг. При промывке ткани от одного и того же красителя эта величина остается инвариантной по отношению к степени заполнения поверхности полотна ткани.

На основе уравнения (6) необходимая продолжительность промывки ткани от заданного типа красителя может быть определена с помощью уравнения:

^ = 2 ■ м - г (7)

я Л

А необходимый состав промывной линии при заданной скорости проводки ткани v может быть найден по уравнению:

— - mm - т - v

n = -=-T--(8)

q - l(1) q л l з

где Ip1 — длина заправки ткани в одной промывной машине; N — необходимое число промывных машин; дл — приведенная скорость промывки в промывной линии, укомплектованной промывными машинами заданного типа.

Предполагается, что расчет состава промывных линий будет производиться на основе

результатов лабораторных исследований. В этом случае величина q может быть приближенно найдена на основе приведенной средней скорости промывки q , определенной на лабораторной установке. Для этого может быть использовано уравнение:

q л (т) = q(r)X, (9)

где X — масштабный коэффициент, определенный на основе предшествующих исследований по промывке тканей от различных красителей на лабораторной и промышленной установках: ==

. x = q? (10)

q

Сравнение расчетного времени с опытным временем промывки на линии для промывки хлопчатобумажных тканей, включающей промывные машины с горизонтальными петлями ткани, показывает, что относительная ошибка не превышает 10%.

Таким образом, разработан приближенный метод расчета, основанный на использовании средней скорости промывки.

Предложено математическое описание процесса промывки плоских текстильных материалов, на основе которого может проводиться расчёт процесса промывки после различных технологических операций при условии количественной оценки параметров модели и кинетических коэффициентов, которые зависят от вида технологического загрязнения и от конструктивных особенностей промывных машин.

Проведены экспериментальные исследования кинетики процесса промывки текстильных материалов при различных параметрах ультразвукового воздействия.

Показано что ультразвуковая интенсификация процесса промывки позволяет не только сократить продолжительность процесса, но и повысить производственную и экологическую безопасность за счёт снижения количества и загрязненности сточных вод, снижения концентрации химических реагентов в технологический растворах.

При проведении экспериментальных исследований использовались преобразователи, генераторы и волноводы, разработанные специалистами по ультразвуковой технике с учётом практических рекомендаций по выбору рациональных параметров ультразвукового воздействия на плоский текстильный материал.

Список литературы

1. Щеголев, А.А. / А.АЩеголев, И.Л.Овчарова, М.К.Кошелева, Н.В.Савина// Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-98). Интенсификация процесса промывки текстильных материалов под действием ультразвуковых колебаний. М.: МТИ, 1981.

2. Щеголев, А.А. Исследование способов интенсификации процесса промывки ткани в высокоскоростных промывных машинах. Дисс. канд. техн. наук. М.: МТИ, 1981.

3. Николаев, А.Б. Экспериментальное исследование кинетики и расчет основных массообменных процессов в отделочном производстве. Дисс. канд. техн. наук, М.: МГТА, 1999.

4. Сафонов, В.В. Интенсификация химико-текстильных процессов отделочного производства: Учебное пособие. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006.

5. Булекова, А.А. Повышение эффективности и расчет процесса промывки хлопчатобумажных тканей при использовании ультразвука. Автореферат дисс. канд. техн. наук, М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007.