عنوان

اصول کلی جریان یک سیال در طول ریسندگی لیف

این فایل با فرمت ورد و آماده پرینت می باشد.

فهرست مطالب

فصل اول:   ۱

۱- اصول کلی جریان یک سیال در طول ریسندگی لیف   ۱

۱-۱- مقدمه   ۱

۲-۱- جریان برش (Shear flow)   ۷

۱-۲-۱- جریان ویسکوز (چسبنده) و مایعات نیوتنی   ۷

۲-۲-۱- جریان موئینه (مویرگی)   ۱۰

۳-۲-۱- جریانهای غیر نیوتنی   ۱۳

a) مایعات مستقل از زمان   ۱۴

b) جریان های وابسته به زمان   ۲۰

۴-۲-۱ جریان های Viscoelastic   ۲۰

۵-۲-۱- ویسکوزیته حقیقی   ۲۱

۶-۲-۱ ویسکوزیته محلول   ۲۴

۷-۲-۱- عواملی که بر ویسکوزیته برش تأثیر می گذارند   ۲۵

c) تأثیر نسبت برش و تاریخ برش   ۳۱

d) تأثیر ساختار مولکولی   ۳۱

e) تأثیر فشار   ۳۲

۸-۲-۱ اندازه گیری ویسکوزیته برش:   ۳۲

۳-۱- جریان کشیدگی   ۳۴

۳-۳-۱- طبیعت جریان کشیدگی   ۳۴

۲-۳-۱- عواملی که بر سرعت کشیدگی اثر می گذارند.   ۳۶

۳-۳-۱- اندازه گیری ویسکوزیته کشیدگی:   ۴۱

۴-۱- تئوریهای مولکولی جریان سیال:   ۴۳

۱-۴-۱- نمونه eyring:   ۴۴

۲-۴-۱- نمونه هایی Rouse  و Bueche :   ۴۶

۳-۴-۱- فرضیه های yamamoto و lodge :   ۴۸

۴-۴-۱- نمونه های de Genes و Doi و Edwards:   ۴۹

۵-۴-۱- نمونه Gertiss و Bird:   ۵۰

۶-۴-۱- مقایسه فرضیه های مولکولی متعدد:   ۵۰

۵-۱- قابلیت ریسندگی و ناپایداری جریان   ۵۲

۱-۵-۱- قابلیت ریسندگی سیال ها   ۵۲

۲-۵-۱- ناپایداریهای جریان:   ۵۵

a) تورم روزنه ای وشکستگی مذاب:   ۵۵

b) طرح تشدید (طنین):   ۵۹

۶-۱- عملکردهای محلول ریسندگی   ۶۱

۱-۶-۱- مقدمه:   ۶۱

۲-۶-۱- متغیرهای عملکرد برای محلول ریسندگی   ۶۵

۷-۱- تکنولوژی شکل‌گیری الیاف سلولزی و الیاف مصنوعی   ۶۶

۱-۷-۱- دستگاه رشته‌ساز   ۶۷

۲-۷-۱- تر ریسی   ۶۸

۳-۷-۱- خشک ریسی   ۶۹

۴-۷-۱- ژل ریسی   ۷۰

۵-۷-۱- عملیات استرچ کردن و افزایش قابلیت‌های استحکامی ، کشسانی و نظم دهی پلیمرها   ۷۱

فصل دوم:   ۷۲

۲- خشک ریسی   ۷۲

۱-۲- مقدمه   ۷۲

۲-۲- آماده سازی Dope (محلول ریسندگی)   ۷۷

۳-۲-  عملکرد ریسندگی   ۷۸

۱-۳-۲- سیال شناسی محلول ریسندگی   ۷۸

۴-۲- سلول ریسندگی   ۷۹

۵-۲- شکل گیری لیف متقاطع:   ۸۳

۶-۲- کشش ـ ریسندگی در طول خشک ریسی:   ۸۴

۷-۲- تکمیل کاربرد و نخ پیچی:   ۸۶

۸-۲-  عملکردهای post – spinning :   ۸۷

۹-۲- نکاتی در مورد تولید اکریلیک به روش خشک ریسی:   ۸۷

۱۰-۲- مزایای خشک ریسی از قرار زیر است:   ۸۹

۱۱-۲- معایب روش خشک ریسی عبارتست از:   ۸۹

۱۲-۲- مدلسازی دو بعدی خشک ریسی لیف های پلیمر   ۹۰

۱-۱۲-۲- مقدمه :   ۹۰

۱۳-۲- بسط مدل   ۹۱

۱-۱۳-۲- سنیماتیک جریان   ۹۲

۱۴-۲ معادلات انتقال ماکروسکوپی   ۹۴

۱-۱۴-۲ معادله پیوستگی   ۹۴

۲-۱۴-۲- معادله مومنتم میانگین مقطع عرضی   ۹۵

۳-۱۴-۲- معادله دو بعدی انتقال توده   ۹۶

۴-۱۴-۲ معادله دو بعدی انتقال انرژی   ۹۷

۱۵-۲ مدل اصلی / میکروساختاری   ۹۸

۱۶-۲- شرایط مرزی   ۱۰۴

۱۷-۲- ویژگی های ماده و پارامترهای ورودی   ۱۰۵

۱-۱۷-۲- ویژگی های ماده   ۱۰۵

۲-۱۷-۲   هدایت گرمایی و انتشار   ۱۰۶

۳-۱۷-۲دمای تبدیل شیشه ای   ۱۰۷

۴-۱۷-۲ ضرایب انتقال توده و حرارت   ۱۰۹

۱۸-۲- پارامترهای ورودی   ۱۰۹

۱۹-۲- روش های عددی   ۱۱۰

۱-۱۹-۲-  تبدیل مختصات و غیر ابعادی کردن   ۱۱۰

۲۰-۲طرح عددی   ۱۱۳

۲۱-۲- پیش بینی های مدل   ۱۱۵

۱-۲۱-۲- نمودارهای دما و تعیین دمای تبدیل شیشه ای   ۱۱۵

۲-۲۱-۲ رفتار محوری و انجماد لیف   ۱۱۸

۳-۲۱-۲  رفتار شعاعی و تأثیر پوسته   ۱۲۱

۴-۲۱-۲تنسور ساختمان و جهت مولکولی   ۱۲۳

۲۲-۲- تأثیر پارامتر مدول B   ۱۲۷

۲۳-۲- نتیجه گیری ها   ۱۲۷

فصل سوم:   ۱۳۱

ترریسی (Wet Spinning)   ۱۳۱

۱-۱-۳-عناصر کلیدی فرآیند ترریسی عبارتند از:   ۱۳۷

۲-۳- روشهای بعمل آوری الیاف و موارد مختلف آن   ۱۳۷

۳-۳- آماده سازی و انتقال محلول:   ۱۴۰

۴-۳- انعقاد:   ۱۴۲

۱-۴-۳- عملکرد انعقاد   ۱۴۲

۲-۴-۳- کشش الیاف در طول ریسندگی:   ۱۴۳

۳-۴-۳- شکلهای برش عرضی لیف:   ۱۴۴

۴-۴-۳- عملکردهای بعدی تولید:   ۱۴۴

۵-۳- توسعه ساختار و مورفولوژی در طول محلول – ریسندگی:   ۱۴۵

۶-۳- نکاتی در مورد تولید آکرلیک به روش ترریسی:   ۱۴۸

۷-۳- مزایای ترریسی از قرار زیر بیان شده است:   ۱۵۱

۸-۳- معایب ترریسی از قرار زیر بیان شده است:   ۱۵۲

۹-۳- ماشین تر ریسی   ۱۵۳

۲-۹-۳- بخشهای ترکیبی:   ۱۵۷

۳-۹-۳- مای جانبی بخش ترکیبی (ماجول)   ۱۵۹

۴-۳-۹- نرخ تولید محصول و سرعت دستگاه(ماجول)   ۱۶۰

۵-۹-۳- خط وایندر(دستگاه برداشت نخ)   ۱۶۲

۶-۹-۳- فهم روشهای کنترل فرآیند :   ۱۶۳

۷-۹-۳- اطلاعات الکتروتکنیک :   ۱۶۴

فصل چهارم:   ۱۶۵

۴- بررسی روشهای ریسندگی محلولی   ۱۶۵

۳-۴- ریسندگی الیاف آکریلیک :   ۱۶۶

۱-۳-۴- روش غوطه‌وری الیاف :   ۱۷۰

۲-۳-۴- روش ریسندگی فاصله هوایی(ایرگپ)   ۱۷۱

۳-۳-۴- ریسندگی با سرعت بالا   ۱۷۲

۴-۴- ریسندگی الیاف رایون بمبرگ   ۱۷۸

۱-۴-۴- روش ریسندگی هانک(کلاف و قرقره)   ۱۷۹

۵-۴- روش ریسندگی پیوسته :   ۱۸۳

۶-۴- روش ریسندگی نوع NP :   ۱۸۷

۷-۴- روش تولیدی نخ UNP   ۱۹۱

۸-۴- ریسندگی الیاف اسپاندکس :   ۱۹۳

۹-۴- روش خشک ریسی   ۱۹۵

۱۰-۴- ریسندگی با سرعت بالا :   ۱۹۷

دومین روش تولید لیف که توسعه یافت فرآیند ویسکوز بود. که در آن یک محلول سلولز به وسیله انعقاد شیمیایی جامد شده بود. پلی اکریلونیتریل اغلب به وسیله این روش ریسیده شده است. 

سومین روش با توسعه یک ماده مذاب – پایدار (نایلون 66) ایجاد شده و جامد سازی مایع ریسندگی به وسیله منجمد کردن آن صورت می گیرد. پلی اتیلن تر فتالات، نایلون 66 و پلی پروپیلن، (منظم) همه به وسیله این روش ریسیده شده اند. 

روش های اول، دوم و سوم ارائه شده در بالا همگی روش های خوبی هستند که به صورت روش های خشک ریسی، تر ریسی و ذوب ریسی شناخته شده اند. 

ریسندگی مذاب جدیدترین و اقتصادی ترین روش می باشد. 

ریسندگی مذاب نیز ساده ترین ریسندگی می باشد و از نظر تکنولوژیکی زیباترین روش تولید الیاف می باشد. جامد سازی نخ مذاب وابسته به انتقال گرما می باشد، در حالی که در خشک ریسی این نیز وابسته به یک راه انتقال توده می باشد و در تر ریسی وابسته به دو راه انتقال توده می باشد. نتیجه این است که نسبت های تولید سریع در ذوب ریسی امکان پذیر شده مذاب نرم می باشد. پایداری گرمایی پلیمر مذاب یک شرط مهم برای ذوب ریسی می باشد. پلیمرهایی که یک نقطه ذوب پایدار را دارا نمی باشند. گاهی اوقات نرم کردن و شکل دادن آنها با یک ماده نرم کننده فرار یا قابل استخراج قبل از ریسندگی، صورت می گیرد. به هر حال، این روش به اندازه روش ریسندگی از محلول ها در سطح وسیعی استفاده نشده است. انتخاب بین خشک ریسی و ترریسی براساس یک تعداد از عواملی که بعداً شرح داده می شود. انجام شده است. 

جدول 1-3- الیاف تولید شده به روش ریسندگی متفاوت را نشان می دهد. گرچه پلیمرهای آروماتیک در طبقه تر ریسی ذکر شده اند. 

اما آنها به وسیله جت خشک تر ریسی با استفاده از تکنولوژی ریسندگی کریستال مایع تولید شده اند. به طور مشابه گرچه الیاف پلی اتیلن به وسیله ریسندگی مذاب تولید می شوند اما وزن مولکولی فوق العاده بالا و تراکم بالای پلی اتیلن در استفاده از روش ریسندگی – ژل پلی اتیلن به لیفی تبدیل می شود که دارای قدرت ارتجاعی بالایی می باشد. 

کیفیت یک لیف ریسیده عملکرد بعدی آنرا در صورتی تعیین می کند که لیف ریسیده متحد الاشکل و مشابه باشد، لیف طراحی شده، مورد استفاده تجاری نیز متحد الاشکل و یک جور می باشد. خصوصیاتی آن نظیر خصوصیات مکانیکی و خصوصیاتی مثل قابلیت خشک شدن نیز مهم می باشند که این یک جنبه خیلی مهم می باشد. اگر لیف ریسیده متحد الاشکل و یک جور نباشد، لیف نهایی دارای ناحیه های ضعیفی بوده و متحد الشکل نبوده و باعث ایجاد ضرر می شوند و جنبه غیر رقابتی در بازار پیدا 

می کنند. 

عملکردهای ریسندگی شرح داده شده در بالا وابسته به جریان مواد مذاب و محلولها بوده که در این قسمت یک بررسی خلاصه راجب جریان مذاب می کنیم. 

این به خوبی شناخته شده است که مواد اصلی می توانند در سه حالت توده وجود داشته باشند که این سه حالت عبارتند از: گاز، مایع و جامد. حالت توده یک ماده اصلی بوسیله رابطه بین میانگین انرژی جنبشی و میانگین انرژی اصلی فعل و انفعال بین مولکولهای ماده اصلی تعیین می شود. در گازها، میانگین انرژی جنبشی خیلی بیشتر از میانگین انرژی اصلی فعل و انفعال بین مولکولها می باشد. 

از طرف دیگر در جامدات، میانگین انرژی اصلی فعل و انفعال مولکولی خیلی بیشتر از میانگین انرژی جنبشی می باشد. در مایعات، این مقدارها تقریباً برابر هستند. 

یک نتیجه این است که حالت مایع یک حالت نظم کمی را نشان می دهد که این برعکس حالت جامد است که بوسیله هم ردیف کوتاه و هم ردیف طولانی order مشخص شده است یا حالت گاز که هیچ order را نشان نمی دهد. این باید تأکید شود که این طبقه بندی مبهم نمی باشد، چرا که یک ماده نظیر قیر می تواند بصورت جامد یا مایع در مقیاسهای زمانی متفاوت عمل کند. در وزن مولکولی پایین مایعات در حالت سکون، یک تغییر پیوسته ذرات کنار هم زمانی وجود دارد که مولکولها از یک موقعیت به موقعیت دیگر جهش کنند. در مایعات پلیمری، ممکن است که تغییر همسایه ها طبق یک نمونه قبول شده در سطح وسیع که بعداً شرح داده خواهد شد، صورت پذیرد. زمانیکه در حالت ساکن، تعداد جهش ها در هر یک مسیر به اندازه تعداد جهش ها در مسیرهای دیگر می باشد، در آنجا یک به عنوان خود انتشاری رخ می دهد. به هر حال، اگر مایع در معرض یک فشار خارجی قرار بگیرد و در آنجا هیچ حرکت ترجیح داده شده ای در مسیر فشار وجود نداشته و ما جریان را بدست می آوریم. این بعنوان یک جریان ویسکوز شناخته شده است. راحتی کار با اینکه کدامیک از مولکولهای ارائه شده همسایه هایشان را تغییر می دهند با یک خاصیت خیلی مهم یک مایع با نام ویسکوزیته آن مرتبط شده است. طبق این نمونه، جریان زمانی امکانپذیر می شود که مولکولها انرژی فعالیت لازم را برای جدا شدن از نیروهای جاذب که آنها را به همسایه هایشان متصل می کنند را بدست می آورند. انرژی فعالیت برای جریان بوسیله Kauzmann و Erying برای یک مجموعه از هیدروکربن های نوع پارافین با طولهای متعدد زنجیره تعیین شده است. در نمودار 1-1، ارزشهای حاصل از انرژی فعالیت در نقطه مقابل تعداد اتم های کربن در زنجیره طراحی شده است و می توان گفت که انرژی فعالیت ابتدا متناسب با تعداد اتمهای کربن افزایش می یابد، اما با افزایش بعدی در طول زنجیره، نسبت افزایش فعالیت آهسته تر شده به یک محدودیت برای یک طول زنجیره حدود 25 اتم کربن نزدیک می شود که وابستگی انرژی فعالیت برای جریان ویسکوز (چسبنده) پارافین به تعداد اتم های کربن در زنجیره را نشان می دهد.