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硕士论文求助（腈纶纺丝原液精密过滤技术的研究（请修改为悬赏贴）

my321335

2011/09/06

文献检索－互助

腈纶纺丝原液精密过滤技术的研究

刘强

【摘要】：碳纤维是现代国防飞机、航空航天、新型建材和高档体育用等工业所需的重要高科技术新材料,腈纶是生产碳纤维的原丝。国外碳纤维能够生产T700,国内碳纤维只能生产T300,远远落后国外水平,其主要原因是腈纶生产中的过滤环节,腈纶纺丝原液中含有的杂质特别是凝胶粒子严重影响碳纤维品质。国内现有腈纶纺丝原液过滤设备主要是板框压滤机,存在污染严重等问题且最高过滤精度为10μm,国外腈纶纺丝原液过滤采用新的过滤方式,过滤精度能达到5μm以下,因此腈纶纺丝原液过滤问题已成为亟待研究的重要问题,课题重点研究腈纶生产过程中纺丝原液凝胶粒子的精密过滤技术。本文分析了凝胶粒子过滤机理,包括凝胶粒子性质、产生原因、主要停留位置以及影响其过滤的因素等,综合上述分析,提出一种采用深层过滤方法,使用烧结金属纤维毡的过滤介质,以及增加反冲洗模式的过滤方式。新的过滤方式既能弥补板框压滤机的缺点,又能对凝胶粒子起到很好的过滤效果。基于新的过滤方式,并根据过滤粘胶纤维的兰精公司KKF18的工作原理图,本文设计了一种新的过滤结构,建立了Pro/ENGINEER整体模型。基于Polyflow研究了新过滤器在过滤腈纶纺丝原液的过滤机理,结果表明只要增大电动机的转矩,此过滤器能过滤腈纶纺丝原液。压差对于凝胶粒子溶液的过滤机理具有重要影响。本文对新设计过滤器的流道和KKF 18的流道进行压差的比较,分别建立腈纶纺丝原液在圆柱孔(新过滤器)和锥形孔(KKF18)流动的数学模型,建立了圆柱孔和锥形孔的Pro/ENGINEER三维实体模型,用Polyflow软件研究了溶液通过两种模型的过滤效果,结果表明达到同一过滤效果的情况下,锥形孔支撑筒要建立的压差为1.548MPa,而圆柱孔支撑筒需建立的压差为0.35MPa,从而说明圆柱孔更适合腈纶纺丝原液的过滤。为了分析凝胶粒子在新的过滤方式中过滤机理,本文建立了凝胶粒子在腈纶纺丝原液流动以及在过滤网被截留时的数学模型,分析表明凝胶粒子在腈纶纺丝原液中的速度、加速度与原液的速度、加速度,并且同时与凝胶粒子的粒径相关,原液的速度与加速度越大,凝胶粒子的速度也越大；凝胶粒子的粒径越大,其流动速度也越大。建立了滤网流道Gambit模型,然后用Fluent软件模拟含有凝胶粒子以及腈纶纺丝原液的两相流通过不同过滤精度的烧结金属纤维网的情况,结果验证了数学模型的正确性,表明过滤网孔径的减小即过滤精度的提高对凝胶粒子的过滤起到重要的作用。通过对课题的研究,设计了腈纶纺丝原液过滤器,模拟了腈纶纺丝原液和凝胶粒子在过滤器中流动过程,具有工程指导价值,对碳纤维的生产有重要的意义。

【关键词】：腈纶纺丝原液 凝胶粒子 精密过滤 Polyflow Fluent
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ342.31
【目录】：
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-11
- 第一章绪论11-17
- 1.1 研究背景与意义11-12
- 1.2 研究现状12-14
- 1.2.1 腈纶生产中过滤技术现状12-13
- 1.2.2 过滤对象的研究现状13-14
- 1.3 研究内容、研究方法和创新点14-17
- 1.3.1 研究内容14-15
- 1.3.2 研究方法15-16
- 1.3.3 创新点16-17
- 第二章凝胶粒子过滤机理研究17-27
- 2.1 凝胶粒子主要特征、产生原因与主要停留位置17-20
- 2.1.1 凝胶粒子主要特征17-19
- 2.1.2 凝胶粒子产生原因19
- 2.1.3 凝胶粒子主要停留位置19-20
- 2.2 过滤方式与过滤介质选择20-23
- 2.2.1 过滤方式选择20-21
- 2.2.2 过滤介质选择21-23
- 2.3 影响凝胶粒子过滤的因素23-26
- 2.3.1 压差对凝胶粒子的影响23-24
- 2.3.2 停留时间对凝胶粒子的影响24-26
- 2.4 本章小结26-27
- 第三章过滤器结构设计与应用27-41
- 3.1 KKF18过滤器工作原理27-28
- 3.2 过滤器结构设计28-33
- 3.2.1 过滤器整体结构28-30
- 3.2.2 反冲洗结构30-33
- 3.3 过滤器应用33-40
- 3.3.1 粘胶纤维纺丝原液与腈纶纺丝原液的参数比较33
- 3.3.2 Polyflow模拟新过滤器过滤粘胶纤维纺丝原液与腈纶纤维纺丝原液33-40
- 3.4 本章小结40-41
- 第四章过滤器压差分析与支撑筒流道数值模拟41-61
- 4.1 过滤网压差分析41-42
- 4.2 支撑筒压差分析42-48
- 4.2.1 腈纶纺丝原液在圆柱微孔内流动的数学模型43-46
- 4.2.2 腈纶纺丝原液在锥形微孔内流动的数学模型46-48
- 4.3 腈纶纺丝原液在不同支撑筒孔内流动时Polyflow模拟仿真48-59
- 4.3.1 过滤时腈纶纺丝原液在圆柱微孔内流动模拟48-52
- 4.3.2 过滤时腈纶纺丝原液在锥形微孔内流动模拟52-55
- 4.3.3 过滤时圆柱微孔和锥形微孔压力变化分析55-56
- 4.3.4 反冲洗时腈纶纺丝原液在圆柱微孔内流动模拟56-57
- 4.3.5 反冲洗时腈纶纺丝原液在锥形微孔内流动模拟57
- 4.3.6 反冲洗时圆柱微孔与锥形微孔压力变化分析57-58
- 4.3.7 腈纶纺丝原液在不同孔径的圆柱微孔流动模拟58-59
- 4.4 本章小结59-61
- 第五章凝胶粒子流动过程分析与数值模拟61-76
- 5.1 凝胶粒子在腈纶纺丝原液中流动的数学模型61-64
- 5.2 凝胶粒子在过滤网上的受力分析64-66
- 5.3 凝胶粒子过滤时数值模拟66-74
- 5.3.1 Fluent软件介绍66-67
- 5.3.2 Fluent模拟两相流67-69
- 5.3.3 含有凝胶粒子的腈纶纺丝原液Fluent两相流模拟69-74
- 5.4 本章小结74-76
- 第六章腈纶纺丝原液过滤实验方案设计76-80
- 6.1 腈纶纺丝原液实验原理与装置76-78
- 6.2 腈纶纺丝原液过滤实验过程78-79
- 6.3 本章小结79-80
- 第七章总结与展望80-83
- 7.1 总结80-81
- 7.2 展望81-83
- 参考文献83-85
- 攻读硕士学位期间的科研成果85-86
- 致谢86

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