腈綸紡絲原液精密過(guò)濾技術(shù)的研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、碳纖維是現(xiàn)代國(guó)防飛機(jī)、航空航天、新型建材和高檔體育用等工業(yè)所需的重要高科技術(shù)新材料,腈綸是生產(chǎn)碳纖維的原絲。國(guó)外碳纖維能夠生產(chǎn)T700,國(guó)內(nèi)碳纖維只能生產(chǎn)T300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后國(guó)外水平,其主要原因是腈綸生產(chǎn)中的過(guò)濾環(huán)節(jié),腈綸紡絲原液中含有的雜質(zhì)特別是凝膠粒子嚴(yán)重影響碳纖維品質(zhì)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有腈綸紡絲原液過(guò)濾設(shè)備主要是板框壓濾機(jī),存在污染嚴(yán)重等問(wèn)題且最高過(guò)濾精度為10μm,國(guó)外腈綸紡絲原液過(guò)濾采用新的過(guò)濾方式,過(guò)濾精度能達(dá)到5μm以下,因此腈綸紡絲

2、原液過(guò)濾問(wèn)題已成為亟待研究的重要問(wèn)題,課題重點(diǎn)研究腈綸生產(chǎn)過(guò)程中紡絲原液凝膠粒子的精密過(guò)濾技術(shù)。
   本文分析了凝膠粒子過(guò)濾機(jī)理,包括凝膠粒子性質(zhì)、產(chǎn)生原因、主要停留位置以及影響其過(guò)濾的因素等,綜合上述分析,提出一種采用深層過(guò)濾方法,使用燒結(jié)金屬纖維氈的過(guò)濾介質(zhì),以及增加反沖洗模式的過(guò)濾方式。新的過(guò)濾方式既能彌補(bǔ)板框壓濾機(jī)的缺點(diǎn),又能對(duì)凝膠粒子起到很好的過(guò)濾效果。
   基于新的過(guò)濾方式,并根據(jù)過(guò)濾粘膠纖維的蘭精公司K

3、KF18的工作原理圖,本文設(shè)計(jì)了一種新的過(guò)濾結(jié)構(gòu),建立了Pro/ENGINEER整體模型。基于Polyflow研究了新過(guò)濾器在過(guò)濾腈綸紡絲原液的過(guò)濾機(jī)理,結(jié)果表明只要增大電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩,此過(guò)濾器能過(guò)濾腈綸紡絲原液。
   壓差對(duì)于凝膠粒子溶液的過(guò)濾機(jī)理具有重要影響。本文對(duì)新設(shè)計(jì)過(guò)濾器的流道和KKF18的流道進(jìn)行壓差的比較,分別建立腈綸紡絲原液在圓柱孔(新過(guò)濾器)和錐形孔(KKF18)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,建立了圓柱孔和錐形孔的Pro/E

4、NGINEER三維實(shí)體模型,用Polyflow軟件研究了溶液通過(guò)兩種模型的過(guò)濾效果,結(jié)果表明達(dá)到同一過(guò)濾效果的情況下,錐形孔支撐筒要建立的壓差為1.548MPa,而圓柱孔支撐筒需建立的壓差為0.35MPa,從而說(shuō)明圓柱孔更適合腈綸紡絲原液的過(guò)濾。
   為了分析凝膠粒子在新的過(guò)濾方式中過(guò)濾機(jī)理,本文建立了凝膠粒子在腈綸紡絲原液流動(dòng)以及在過(guò)濾網(wǎng)被截留時(shí)的數(shù)學(xué)模型,分析表明凝膠粒子在腈綸紡絲原液中的速度、加速度與原液的速度、加速度,

5、并且同時(shí)與凝膠粒子的粒徑相關(guān),原液的速度與加速度越大,凝膠粒子的速度也越大;凝膠粒子的粒徑越大,其流動(dòng)速度也越大。建立了濾網(wǎng)流道Gambit模型,然后用Fluent軟件模擬含有凝膠粒子以及腈綸紡絲原液的兩相流通過(guò)不同過(guò)濾精度的燒結(jié)金屬纖維網(wǎng)的情況,結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性,表明過(guò)濾網(wǎng)孔徑的減小即過(guò)濾精度的提高對(duì)凝膠粒子的過(guò)濾起到重要的作用。
   通過(guò)對(duì)課題的研究,設(shè)計(jì)了腈綸紡絲原液過(guò)濾器,模擬了腈綸紡絲原液和凝膠粒子在過(guò)濾器

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