CC BY
14
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март, 2020 г.
ТЕОРИЯ УВЛАЖНЕНИЯ ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА
Мардонов Ботир Мардонович
д-р физ.-мат. наук, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Усманов Хайрулла Сайдуллаевич
канд. техн. наук, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: usmanov. khayrulla@,mail. ru
Усманов Зувайдулла Сайдуллаевич
соискатель, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Азимов Азимжон Олим угли
магистр, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: azimjon [email protected]
Каюмова Дилдора Зафар кизи
студент, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: qayumova2020@mail. ru
№ 3 (72)
COTTON FIBER MOISTURE THEORY
Botir Mardonov
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Tashkent Institute of Textile and Light Industry,
Uzbekistan, Tashkent
Khayrulla Usmanov
Candidate of Technical Sciences, Tashkent Institute of Textile and Light Industry
Uzbekistan, Tashkent
Zuvaydulla Usmanov
Applicant, Tashkent Institute of Textile and Light Industry,
Uzbekistan, Tashkent
Azimjon Аzimov
magistrate, Tashkent Institute of Textile and Light Industry,
Uzbekistan, Tashkent
Dildora Kayumova
student, Tashkent Institute of Textile and Light Industry,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Проведен анализ существующих направлений по увлажнению хлопкового волокна. В результате практических исследований разработан портативный вариант увлажнителя волокна. Для описания процесса влагопереноса в слое хлопкового волокна использована диффузионная модель с осредненными параметрами для слоя хлопкового волокна.
Библиографическое описание: Теория увлажнения хлопкового волокна перед его прессованием // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Мардонов Б.М. [и др.]. 2020. № 3(72). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9029
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март, 2020 г.
ABSTRACT
The analysis of existing areas for moistening cotton fiber has been carried out. As a result of practical research, a portable version of the fiber humidifier has been developed. To describe the moisture transfer process in the cotton fiber layer, a diffusion model with averaged parameters for the cotton fiber layer is used.
Ключевые слова: хлопковое волокно, увлажнение, конденсор хлопкового волокна, влажность. Keywords: cotton fiber, moistening, cotton fiber condenser, humidity.
№ 3 (72)
Состояние вопроса. До настоящего времени не решена проблема создания эффективной технологии увлажнения волокнистых материалов, а также повышения влажности волокна перед прессованием до нормируемых параметров позволит облегчить процесс прессования, повысить объемную плотность волокна в кипах и снизить затраты по упаковке и транспортировке.
Авторами получен патент на полезную модель FAP 20170133 от 03.05.2019 года на разработанное портативное устройство увлажнения хлопкового волокна в конденсоре [1]. Ниже для описания процесса влагопереноса в слое хлопкового волокна использована диффузионная модель с осредненным параметрами для слоя хлопкового волокна.
Результаты исследований. Для описания процесса влагопереноса в слое хлопкового волокна между сетчатым и перфорированным барабанами рассмотрим нестационарную задачу процесса увлажнения движущегося слоя по наклонной плоскости хлопкового волокна с начальной влагой w0 под воздействием потока влаги интенсивностью на границе OB (рис.1).
Граница СБ контактируется со средой, где отсутствует поток влаги. На границе входа в зоне увлажнения влажность слоя поддерживается постоянной и равной wn. На границе выхода из зоны увлажнения происходит контакт с внешней средой, где отсутствует поток влаги. Установим закономерности распределения влаги по толщине и длине слоя для различных моментов времени. Для описания процесса влагопереноса в слое хлопкового волокна используем диффузионную модель с осредненным параметрами для слоя хлопкового волокна.
Установим начало координат на нижней границе слоя, направим ось 0х вдоль зоны увлажнения, ось 0у перпендикулярно к ней сверху вниз. Между концентрацией влаги (в данном случае жидкости в процентах) С(/, х, у) и влажностью хлопка сырца W (^, х, у) существует зависимость [2,3] С = у0w1, где у0 - вес абсолютно сухого хлопкового волокна в единице объема при отсутствии усадки. Полагаем wl = w(t, х, у) + wn, где w(t, х, у) в произвольной точке слоя удовлетворяет уравнению диффузии
Рисунок 1. Схема для описания процесса влагопереноса в слое хлопкового волокна между сетчатым и
перфорированным барабанами
dw m0 — = D
0 dt
d2w d2w +~dy2
dw
- v0 — 0 < x < L, 0 < y < h
dx
где т0 - пористость (доля свободных пор в единице объема) хлопкового волокна, Б - коэффициент диффузии хлопкового волокна, у0 - скорость перемещения частиц слоя в направлении оси 0х, Ь и И -
№ 3 (72)
A UNÍ
Ä ТЕ)
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2020 г.
длина зоны увлажнения, и толщина слоя, соответственно. Уравнение (1) интегрируется при следующих начальных и граничных условий
w - w0 - wn при t - 0 dw
(2)
w - 0 при x - 0, D— - 0 при x - L (3)
dx
_ dw _ dw _ , ,,,
D— = -Ч0 при У = 0 , — - 0 при y = h, (4)
dy dy
Вводя безразмерные переменные т = Вг / щ1Ь, £ = х / Ь , 7 = у / Ь, параметры у0 = у0Ь /2В , д0 = / В, щ= И / Ь и новую функцию по формуле и = w(т,£,7)exp(-y0£), уравнения (1)и граничные условия (2)-(4) приведем к виду
0- = -Ч0 ехР(-/0£) при7 = 0 , ти = 0 при 7 = 70, 07 07
(8)
Решение уравнения (5), удовлетворяющее условиям (6)-(8), получим в виде бесконечных рядов [4]
1 ю ^ ^ u=1Z T0 k(г) sin\%+YLTnk (r)sin \cos—л
2 k-1 n-1 k-1 л0
где T0k = 2Ck(w0 - wn--)exp(-ß0kr) +
Ю 2q0
Л ßnk
л<Д
Tnk - ck w - wn -%)exp(-ßnkr) +
ck - bk / ak
du
d2 u d2 u
dr d£2 + dtf Гu u - (w0 - wn) exp(-r0 £) при г- 0
a A du .
u - 0 при x - 0, — + r u - 0 при
a)
(5)
(6) (7)
%ßnk
1
h - Jexp(-/0Í)sinЛ,
0
1
ак - J sin2 , ßnk + л1 n2 / лО + rl, Л -
0
корни уравнения Як cos Як + r0 sin Äk - 0
На рисунке представлены зависимости влаги от безразмерного времени г-tau на выходе из зоны увлажнения £ -1 на различных расстояниях от верхней границы л = 0 слоя для двух значений параметра
Г0
б)
Рисунок 2. Зависимости влаги по времени т = tau при у0 = 0.5 (a) и у0 = 4 (б) на различных расстояниях от верхней границе слоя 7: 1 -7 = 0, 2- j = 0.3,3- j = 0.4, 4- r = 0.6
В расчетах принято: = = 7 , 70 = 0.6 , = 2. Видно, что с уменьшением значениях параметра у0 (что может соответствовать снижению скорости движения слоя), интенсивность роста влаги по времени уменьшается, что приводит к увеличению степени увлажненности слоя.
Выводы. Проведенный анализ современного состояния техники и технологии процесса увлажнения хлопкового волокна позволяет сделать следующие выводы:
1. Разработан эффективный портативный способ увлажнения хлопкового волокна в конденсоре волокна, на который получено положительное решение №7262 от 03.05.2019 года о выдаче патента на полезную модель FAP 20170133.
2. Установлена закономерность распределения влаги по толщине и длине слоя для различных моментов времени. Для описания процесса влагопере-носа в слое хлопкового волокна использована диффузионная модель с осредненным параметрами для слоя хлопкового волокна.
7universum.com
A UlSliVERSUM:
№3X72}_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март. 2020 г.
3. Выявлено, что изменение влажности по вре- параметра /0 на верхней границе слоя влажность по мени в слоях хлопкового волокна приблизительно времени постоянна подчиняется экспоненциальному закону и с ростом
Список литературы:
1. Гуляев Р.А., Лугачев А.Е., Усманов Х.С., Усманов З.С. Положительное решение №7262 от 03.05.2019 года о выдаче патента на полезную модель FAP 20170133.
2. А.В.Лыков Теория сушки М.Л. 1950.. 416 с.
3. Gulyaev R A, Lugachev A E & Usmanov H S, World Cotton: Yesterday, Today, Tomorrow (Russian) (Lap Lambert Academic Publishing), 2017, 180.
4. А.Н.Тихонов, А.А.Самарский Уравнение математической физики М. «Наука», 1977. 736 с.
