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　　1.2.2 比流量的選擇

　　傳統(tǒng)筒子染色機(jī)的設(shè)計(jì)中普遍認(rèn)為：紗線與染液的交換頻率，主要取決于染液的循環(huán)流量，因此比流量的選取都比較大，而對(duì)揚(yáng)程的選取并不看得那么重要。按照這個(gè)要求，一般都是選擇混流泵，其特點(diǎn)就是大流量，低揚(yáng)程。事實(shí)上，由于過去的設(shè)備結(jié)構(gòu)上存在較大的缺陷，如頂鎖、換向裝置等容易產(chǎn)生很大的泄漏，造成染液循環(huán)短路，而為了保證一定的染液量必須穿過紗層，所以不得不將總流量的30～40%用于補(bǔ)充這部分泄漏。從這一點(diǎn)可以說明，傳統(tǒng)的比流量?jī)H僅是一個(gè)名義值，并沒有反映出紗線染色實(shí)際需要的比流量。

　　筒子染色機(jī)可以通過結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提高循環(huán)染液的利用率，省去曾經(jīng)作為補(bǔ)償泄漏的那部分流量，適當(dāng)提高系統(tǒng)總體所需的揚(yáng)程。這樣不僅可以滿足紗線密度或者容量增加而產(chǎn)生紗層阻力所需的能耗，而且還可以減少管路循環(huán)系統(tǒng)空間，提高主循環(huán)泵的使用效率。實(shí)踐證明，在保證循環(huán)系統(tǒng)有效染液循環(huán)率90%以上筒子染色機(jī)的比流量，可以選擇20 L/kg·min（傳統(tǒng)設(shè)計(jì)至少在35 L/kg·min以上）。由于按此比流量所選取主泵的比轉(zhuǎn)數(shù)小于300，屬于高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵，因此可以減小主泵進(jìn)、出口管徑，減少管路中的儲(chǔ)水量，降低染液浴比。

　　1.2.3 低比流量的功效

　　通過上述分析可以看出，采用低比流量，只要染色機(jī)的結(jié)構(gòu)性能能夠得到保證，不僅可以滿足染色質(zhì)量要求，而且還可帶來節(jié)能減排的功效。具體有如下幾方面。

　�。�1）主泵工作效率。選擇低比流量和較高揚(yáng)程后，可以將過去采用的混流泵改為高比轉(zhuǎn)數(shù)（ns=200～300）離心泵，隨之而來的特性曲線也發(fā)生了變化。根據(jù)葉片離心泵設(shè)計(jì)理論，在流量一功率特性曲線上，離心泵的功率變化隨流量變化比混流泵快。由于現(xiàn)在筒子染色機(jī)主循環(huán)泵電機(jī)都采用了交流變頻技術(shù)，在保證主泵效率不變的條件下，可通過轉(zhuǎn)速變化給出不同的流量和揚(yáng)程，所以基于離心泵的流量一功率變化特點(diǎn)，能夠在不同流量下減少功率消耗。

　　離心泵與混流泵相比，其流量一效率特性曲線也比較平緩，在流量變化的范圍內(nèi)，偏離最高效率點(diǎn)的范圍也不會(huì)太大。這對(duì)筒子紗在裝載變化或者對(duì)遇水容易發(fā)生溶脹的纖維（如粘膠纖維）來說，流量在變化過程中，始終具有較高的工作效率。

　　（2）主循環(huán)系統(tǒng)容積。采用低比流量，主泵在相同總功率條件下，相對(duì)提高揚(yáng)程可以增大克服紗層穿透阻力的能力。這樣不僅能夠充分保證被染物獲得均等的上染機(jī)率，還可以減少循環(huán)管路系統(tǒng)的容積，因?yàn)橄嗤�功率的離心泵進(jìn)出口管徑一般比混流泵小。如果再通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，又可達(dá)到進(jìn)一步降低浴比的目的。

　�。�3）筒子紗的勻染性。采用低比流量、高揚(yáng)程后，密度較大的單個(gè)筒子紗（有經(jīng)驗(yàn)表明，純棉單個(gè)筒子密度可達(dá)0.45g/cm3），由于染液主要從紗線纖維之間穿過，而不是從紗線之問穿過，所以可獲得較好的勻染性和透染性。主泵的揚(yáng)程相對(duì)提高，還可將紗桿的染液過流口面積相對(duì)減少，增加筒子紗層（在實(shí)際應(yīng)用中最高可達(dá)l7層紗），并能使上下層筒子紗獲得均等流量。這對(duì)于大容量筒子紗染色來說，能夠更好地保證上下層筒子紗的勻染性。因此，低比流量提高了筒子紗的染色質(zhì)量，減少了因染色質(zhì)量問題而返修所造成的能源和時(shí)間浪費(fèi)。

　　2、設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化

　　筒子染色設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能，是染色工藝的根本保證。小浴比在滿足染色工藝的條件下，主要是對(duì)染液循環(huán)系統(tǒng)空間盡可能縮小來降低浴比，近年來這方面也有了較大進(jìn)步。主要體現(xiàn)在設(shè)備主結(jié)構(gòu)和輔助功能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　2.1 設(shè)備主結(jié)構(gòu)

　　筒子染色機(jī)主結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)性能起到至關(guān)重要的作用，長(zhǎng)期以來，人們始終致力于染色質(zhì)量和節(jié)能減排性能方面的改進(jìn)和技術(shù)發(fā)展，并取得了一定成效。歸納起來有以下幾種設(shè)備主結(jié)構(gòu)形式。

　�。�1）將換熱器與主循環(huán)泵設(shè)計(jì)為一體并直聯(lián)于換向裝置，省去了相當(dāng)一部分主循環(huán)管路，減少染液的儲(chǔ)存量。這樣即使不采用染液?jiǎn)蜗蜓�環(huán)也可以降低浴比，并且具有較好的工藝操作性。目前，已經(jīng)有越來越多的筒子染色機(jī)采用這種形式。

　�。�2）對(duì)于容量不大（500kg以下）筒子染色機(jī)，采用小螺旋管的盤管式換熱器，并設(shè)置在主缸體下部封頭內(nèi)。小螺旋管具有強(qiáng)化傳熱的效果，并且占用空間不大。主循環(huán)泵為多級(jí)軸流泵（增加揚(yáng)程），可正反轉(zhuǎn)進(jìn)行換向。不需要換向器，省去了所有的主循環(huán)管路。

　�。�3）采用（臥式）管式筒體，每根筒子紗柱都有各自的管式簡(jiǎn)體，通過一定的方式并聯(lián)起來，形成不同容量的并聯(lián)組合。這種形式的主循環(huán)系統(tǒng)容積大概是目前筒子染色機(jī)中最小的，因此浴比很�。〒�(jù)介紹最低浴比可達(dá)1：3）。這種形式的染色機(jī)需要配置一些自動(dòng)裝卸的輔助設(shè)備，否則裝卸的勞動(dòng)強(qiáng)度大。這樣一來，設(shè)備的總體投入成本提高，也許是用得起的廠家并不多。但從節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效率（可采用自動(dòng)裝卸紗）方面來講，是值得推廣應(yīng)用的。

　�。�4）染籠紗桿采用非等同心圓分布，可在容積相等的條件下增加容紗量，減少筒子紗柱之間的空間，降低浴比。這實(shí)際上是染籠紗桿的優(yōu)化排列。

　　2.1 輔助功能

　　以上是對(duì)筒子紗染色的工藝或者設(shè)備結(jié)構(gòu)性能的參數(shù)（浴比和比流量）提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在節(jié)能減排方面能夠起到非常重要的作用，許多技術(shù)性能先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且也產(chǎn)生了明顯效果。然而一些輔助功能對(duì)節(jié)能減排產(chǎn)生的作用和影響，往往被人們所忽視。實(shí)際上：，這一部分仍然可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)能減排的功效。這里簡(jiǎn)單談一下這方面的問題。

　　2.1.1 高效換熱

　　目前比較先進(jìn)的筒子染色機(jī)都是采用外置管殼式換熱器，其主要目的是為了提高換熱效率。從傳熱學(xué)來講，高溫流體（如蒸汽）走殼程，而低溫流體（被加熱的染液）走管程，并且將換熱器設(shè)置在主循環(huán)管路中，加快管程中低溫流體的流速j非常有利于換熱效率的提高和減少蒸汽的浪費(fèi)。當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)形式會(huì)提高設(shè)備的制造成本，使用者一次性設(shè)備成本投入可能較高，但能夠獲得長(zhǎng)久經(jīng)濟(jì)效益。