论文摘要
细旦和超细旦纤维是目前差别化纤维的一个发展主流,也是差别化纤维发展中的一类重要产品。近几年,我国相继投产的多条大容量十吨级涤纶熔体直纺生产线,能生产涤纶细旦长丝,但附加值较低,市场竞争激烈,盈利能力逐步下降。所以对熔体直纺过程的研究就十分重要。用计算机模拟来分析研究是比较可行的方法,因为有很多数据是实验所不能得到的。本文将重点对熔体直纺细旦长丝的输送过程进行模拟,给企业以完整的输送体系模拟以及调整工艺的方向。本文首先建立了熔体输送过程的管道模型、增压泵模型、计量泵模型、熔体过滤器模型以及纺丝组件模型。在每个单元模型中,根据稳态流体流动的原理,建立了熔体输送过程中熔体停留时间、压力降、温升和熔体粘度降模型。模拟了熔体温度、熔体压强和熔体粘度降随管长、停留时间的变化。发现增压泵、计量泵对温升、压强降的影响比较大,而管道和纺丝组件对特性粘度降和停留时间影响比较大。在熔体输送过程中,熔体质量主要受到初始熔体特性粘度、交接点熔体温度、熔体流量和大循环热媒温度的影响。调整模拟条件,进行权重分析,拟合得到特性粘度降、温升和停留时间的权重分析式。发现：对于特性粘度降权重影响最大的是初始特性粘度,较低的熔体温度和大循环热媒温度以及适当地提高产能均对粘度降下降有利；初始特性粘度对于温升的权重最大,采用较高的特性粘度、调低熔体温度和调高大循环热媒温度来会使得温升提高。建立了熔体直纺细旦涤纶长丝的单丝模型,从力平衡、本构方程和能量平衡三方面进行分析,分别得到了张力、温度、速度的微分方程式。根据模型利用matlab软件进行编程,模拟了纺丝速度、温度、张力、纤维直径、速度梯度随纺程的变化,并且对比了粗旦和细旦丝的特点。在涤纶长丝生产中,产品规格和产量的调整十分频繁,本文模拟相邻管道产量调整对于熔体质量的影响,发现相邻管道适当地增加产量会提高熔体质量。此外,利用模型进行了熔体输送各控制点数值的验证,压强的模拟和实际比较吻合,温度的模拟存在一定的误差。调整熔体输送的工艺参数,对调整前后的熔体质量、最终产品的拉伸性能和声速取向进行对比分析,发现调整后的熔体质量改善,纤维的强度、强度cv、伸长、伸长cv等物理性能得到改善,取向度的降低也对后续DTY的加工和染色较为有利。