印染热定型机风道结构优化设计

吴成成

摘要：现有印染热定型机楔形斜面风道结构，在织物烘干过程中往往存在因喷嘴喷出气体流量不均匀而导致热定型中织物整体干燥不均匀、热定型干燥效率低、定型后织物的手感丰富性差等问题。本文提出了一种曲面风道构造方法，构造出来的曲面风道能够有效改善现有楔形斜面风道喷嘴气体流量不均匀现象。从而保证织物在热定型过程中幅宽范围内的干燥均匀性，提升热定型干燥效率，提高织物定型质量。

Abstract： The wedge-shaped inclined air duct structure of existing printing and dyeing heat setting machine often has some problems in the process of fabric drying， such as uneven air flow from nozzle， low drying efficiency and poor handle richness. This paper proposes a method for constructing a curved air duct. The constructed curved duct can effectively improve the uneven gas flow of the existing wedge-shaped inclined air duct nozzle， so as to ensure the drying uniformity of the fabric in a wide range during the heat setting process， improve the heat setting drying efficiency， and improve the quality of the fabric setting.

关键詞：印染热定型机;风道结构;优化设计;曲面风道

Key words： printing and dyeing heat setting machine;air duct structure;optimized design;curved air duct

中图分类号：TS195.33                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0107-03

0  引言

印染热定型是织物生产后整理工艺中的一道极其重要的工序，此种工序决定着织物的质量和特性[1]。印染热定型机是织物热定型的主要设备，其体积较为庞大、耗能较高。其中印染热定型机烘房内风道的结构对于定性机的能耗以及织物质量起着关键性作用，因此分析研究风道结构对织物质量以及定型机能耗的影响显得尤为重要。

目前我国可查询到的单纯有关印染热定型机烘房内风道结构的研究文献较少，绝大部分的文献都在模拟分析定型机腔内的流场以及温度场的情况，如张军等[2]对短纤维链板式松弛热定型机腔内流场进行了模拟分析;宋树权等[3]针对松弛热定型机腔内的三维流场以及温度场进行了数值模拟分析，仿真分析了不同开孔率的均风网对气流场及温度场的影响。刘佳等[4]针对拉幅定型机烘箱内窄缝型喷嘴风道结构进行了数值模拟仿真，本文提出了一种曲面风道构造方法，构造出来的曲面风道能够有效改善现有楔形斜面风道喷嘴气体流量不均匀现象。从而保证织物在热定型过程中幅宽范围内的干燥均匀性，提升热定型干燥效率，提高织物定型质量。

1  风道结构优化原理

将风道沿着主干道平均分成多个部分，使每一部分的长度相等。每一部分都存在两部分压降，支流压降和主流压降。支流压降主要是气流经过各个喷嘴分流时产生的压力损失，主流压降主要包括沿程压力损失和局部压力损失两部分，风道各个部分的压降模型如图1所示。

如要保持风道各个喷嘴喷出的气体流量Q相等，根据小孔流量公式（1）可知，压降ΔP也要相等。由于风道在实际过程中各个喷嘴出口处的压强Po相同，由风道压降模型图1可知理论上Pn应该等于Pn+1即Pn=Pn+1，但在风道实际工作过程中Pn>Pn+1。若要保证Pn=Pn+1，则各个部分支流产生的压降就要用主流产生的压升作为补偿，即支流压降等于主流压升。根据管道截面变化对气流参数的影响可知对于亚声速气流在扩张形管道中，沿着流动方向，压强增大，气流在管中做增压运动，因此可通过增大各个部分风道的横截面面积来实现主流增压的目的。对于风道支流喷嘴处的压降主要考虑局部压力损失其计算公式为（2），对于支流压升主要考虑增大风道横截面面积产生的压升和这一部分风道沿程压力损失其计算公式为（3）。使支流压降等于主流压升，即：

继续化简此等式可得到等式（4）。因等式（4）中含有Dn风道的当量直径，其计算公式为式（5），当公式（4）中Co、Vo、Cn、Vn、Ln和fn都已知时，Dn风道的当量直径大小就可以计算出，风道的各个部分的横截面面积即可得出，因此风道的几何模型也就确定了。

（1）

公式中Q为流体流量，Cd为流量系数，Ao为过流断面面积，ρ为流体密度，ΔP为压力差。

（2）

公式中ΔPno为局部压力损失，Co为局部阻力系数，ρ 为气体密度，Vo为气体速度。