автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Повышение качества волокна на основе совершенствования технологии переработки перспективных сортов хлопка-сырца

На правах рукописи

ИБРОГИМОВ Холназар Исломопнч

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОЛОКНА НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ ХЛОПКА-СЫРЦА

Специальность 05.19.02 —Технология и первичная оораоогка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома - 2004

Работа выполнена на кафедре «Технология, машины и аппараты первичной обработки хлопка» Таджикского технического университета имени академика М.С. Осими Республики Таджикистан.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Корабельников Ростислав Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Дьячков Владимир Александрович

кандидат технических наук, доцент Гаврилова Алла Борисовна

Ведущая организация:

Ивановская государственная текстильная академия

Защита состоится «22» октября 200 </rv в 14 часов, ауд. 214 на заседании диссертационного совета Д.212.093.01 при Костромском государственном технологическом университете по адресу: 156005, г. Кострома, ул. Дзержинского, 17, E-mail: infofff kstu.edu.ru. факс: (0942) 31-70-08.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета

Автореферат разослан «22» сентября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях для развития техники и технологии первичной переработки хлопка, первостепенное значение приобретают вопросы, связанные со снижением производственных затрат на выработку продукции, повышением ее качества и конкурентоспособностью на мировом рынке. Для достижения нормативных показателей на волокно, на хлопкозаводах необходимо совершенствовать технологии подготовки хлопка-сырца, с учетом специфических свойств селекционных разновидностей хлопка. Качественные и количественные показатели вырабатываемого хлопкового волокна и другой побочной продукции во многом зависят от уровня развития техники и технологии первичной переработки хлопка-сырца, включающей процессы подготовки материала (сушка и очистка) и окончательной операции (джинирования и пакетирования).

Особенности рыночного подхода к деятельности промышленности в условиях роста цен на материалы, электроэнергию и комплектующие изделия в значительной степени удорожают оборудование и делают его труднодоступным для заводов первичной обработки хлопка. Поэтому для решения задачи повышения качества продукции для новых сортов важную роль играют проблемы совершенствования технологии очистки хлопка-сырца.

В межгосударственном стандарте 3279-95 «Волокно хлопковое», наряду с другими параметрами, определяющими базовую номенклатуру качества хлопкового волокна, введены как основные внешний вид по цвету и качеству джи-нирования. Данные показатели, определяющие цену волокна на мировом рынке, зависят от процесса сбора, заготовки, хранения и комплексной переработки хлопка-сырца.

Сохранение цвета волокна также зависит от осуществления перечисленных процессов и, в основном, от проведения операции сушки и очистки хлопка-сырца, которые являются важнейшим звеном технологического процесса, т.к. от них в значительной степени зависит сохранность качества волокна и семян. В настоящее время в известных исследованиях вопросы, связанные с влиянием сушки и очистки на кинетику засоренности, порокообразования, структуру хлопка-сырца, выявление механизма порокообразования волокна по технологическим процессам и кинетика изменения цвета волокна, изучены недостаточно. Недостаточно исследованы процессы образования зажгученности, удлинения волокон летучек в хлопкоочистительных машинах. Не разработан комплексный показатель воздействия очистителя на хлопок-сырец в процессе очистки. Не получило дальнейшее комплексное изучение кинетики изменения структуры хлопка-сырца по технологическим процессам его переработки. Необходимы модели, описывающие общую структуру волокнистого материала, что могло бы служить основой при выборе оптимальных режимов сушки и технологий очистки хлопка-сырца.

В связи с этим исследование и разработка научно-обоснованной, эффективной технологии очистки х л о ие»опс комгонжу х теоретических и экспериментальных исследовапи!; ¡материала, вы-

бора количества воздействий рабочих органов хлопкоочистительных машин, являются актуальными.

Цель и задачи исследования. На основе комплексного анализа существующих технологических процессов переработки хлопка-сырца, с учетом особенности показателей перспективных сортов, разработать научно-обоснованную, эффективную технологию подготовки хлопка-сырца к основному этапу переработки при сохранении его природных качеств и снижения по-рокообразования волокна.

Методы исследования. Экспериментальные исследования по режимам сушки хлопка-сырца проводились в лабораторных и производственных условиях с применением метода математического планирования и анализа результатов. Полученные данные обрабатывались на ЭВМ и построены математические модели процесса.

На основе проведенных экспериментальных исследований разработаны температурные режимы сушки перспективных сортов хлопка.

Эффективность разработанных температурных режимов сушки и вариантов очистки проверялась апробацией в производственных условиях действующих хлопкозаводов по качественным показателям выпускаемой продукции.

Качественные показатели хлопка-сырца, волокна и семян определялись по известным методикам в соответствии со «Сборником инструкций по техническому контролю и методик испытаний хлопка-сырца, волокна, линта, семян и волокнистых отходов». (Москва. Легкая индустрия, 1972, 523с.)

Научная новизна состоит в разработке температурных режимов сушки перспективных сортов хлопка и развитии теоретических основ очистки хлопка-сырца, определения и прогнозирования изменений структуры хлопка по технологическим процессам переработки.

В работе впервые рассмотрены и решены научные вопросы:

- разработан комплексный показатель воздействия очистителя на хлопок-сырец, для чего определен коэффициент воздействия колкового барабана очистителя мелкого сора и получена модель, определяющая допустимое значение коэффициента комплексного показателя, изучена и определена корреляционная связь между качественными показателями хлопка-сырца, очищаемого на очистителях мелкого сора, и коэффициента комплексного показателя. Позволяет анализировать и рекомендовать наиболее рациональные схемы технологии очистки хлопка-сырца на стадии проектирования технологических процессов при разработке новых конструкций очистителей;

- разработаны математические модели, описывающие кинетику цвета волокна при технологической обработке хлопка-сырца, и определены параметры, взаи-мовлияющие на их градацию. Установлено, что на кинетику изменение цвета

при очистке волокна влияют такие параметры как засоренность, площадь, занимаемая сором, коэффициент отражения и желтизна;

- на основе изучения кинетики изменения цвета волокна от влияния температуры разработана установка электрического теплообразователя, устанавливаемая на газоходе сушилки и позволяющая обеспечить необходимую температуру сушильного агента (экологически чистого горячего воздуха) для сушильного барабана;

- впервые разработана математическая модель, описывающая общую структуру хлопка-сырца, с учетом коэффициентов жесткости волокон в связях летучек, изменение влажности и засоренности хлопка-сырца по технологическим процессам. Модель построена на основе проведения технологических исследований при комплексной переработке материала.

Практическая значимость работы. По результатам комплексных теоретических и экспериментальных исследований совершенствования процессов подготовки перспективных сортов хлопка к переработке разработаны:

- температурные режимы сушки новых сортов хлопка-сырца с учетом их специфических свойств;

- эффективная установка теплообразователя, которая вырабатывает чистый теплоноситель, не влияющий на цвет волокна;

- практические рекомендации по режимам сушки и вариантам очистки перспективных сортов хлопка;

- практические рекомендации по технологии очистки перспективных сортов хлопка. Установлена кратность очистки и выбрана схема технологического процесса очистки перспективных сортов хлопка-сырца, для повышения качества волокна и снижения потерь хлопковой продукции.

Апробация работы. Научные.и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на:

- научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТИТЛП, Ташкент, 1990-1994 гг., ТТУ, Душанбе, 1994-2003гг.;

- научно-практической конференции молодых ученых, ТТУ, Душанбе, 1994-2003 гг.;

- международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (Сушка и термовлажностная обработка материалов)», Москва, МГАУ 2002г;

- техническом совете Гиссарского, Уялинского и Курган-Тюбинского хлопкозаводах республики Таджикистан в 1993 - 2003 гг.

- расширенном заседании кафедры "Технология производства льняного волокна" в Костромском государственном технологическом университете в 2004 г.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 2 статьях в межотраслевых журналах, межвузовских и вузовских изданиях, в 20 трудах и тезисах докладов международных, всероссийских научных конференций, республиканских совещаний и семинаров, в 4 отчетах госбюджетных и хоздоговорных НИР.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, рекомендаций и предложений, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 192 страницах, включая 22 рисунка, 66 таблиц. Приложение содержит 28 страниц текста, 15 рисунков, 19 таблиц, 3 документа об использовании результатов работы.

Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Парпиеву А.П. за научные консультации и обсуждение полученных результатов исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение изложены актуальность проблемы, научная и практическая ценность выполненных исследований.

В первой главе диссертации на основе результатов литературного обзора, анализа существующей технологии переработки хлопка-сырца и исследования агрхозяйственных показателей перспективных разновидностей хлопка-сырца определены цели и задачи исследований.

Во второй главе приведены результаты исследований особенностей технологических свойств перспективных сортов хлопка. Приведены методики проведения экспериментов по выбору температурного режима при многократной сушке хлопка-сырца и результаты исследований режимов сушки средне и длинноволокнистых сортов хлопка. В результате проведенных исследований установлено, что качества хлопка-сырца при перевозке и хранение ухудшаются. Образцы, отобранные в момент переработки из хранилища и подвергшийся анализу, во многом отличаются от исходного. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Таблица 1

Показатели качества хлопка-сырца при перевозке и хранении

Показатели

Наименование хлопкозаводов

Хлопок-сырец

с 3-4 симподий куста

с хранилища

Оценка качества хлопкового волокна

Длина волокна, мм Метрический номер Разрывная длина, км 2.5%-е перекрытие, мм Коэффициент равномерности Удельная разрывная нагрузка, Сн/текс Показатель Микронейра_

Канибадам-ский

34,0 5600 25,2 28,6 47,8 28,0 3.9

33.5 5800

25.5

27.6 44,5 28,3 3.7

Средней длины, отличной равномерности, высокой прочности, тонкое белое волокно

Д-шна волокна, мм Метрический номер Разрывная пина, км 2.5%-е перекрытие. мм Удельная разрывная нагрузка, Сн/текс Показатель Микронейра

Гиссарский

34.1 5800 26,1 28.7 28,1 3.9

33,7 5880 26.7 27,6 28.3 3.7

Средней длины и равномерности, высокой прочности, тонкое белое волокно

В результате теоретических и экспериментальных исследований влияния сушки на качественные и количественные изменения хлопка-сырца выявлены следующие входные факторы, как существенные:

- исходная влажность хлопка-сырца, подвергнутого сушке, }/Уисх —

- температура теплоносителя первого сушильного барабана, Т„—Х2; .

- температура теплоносителя второго сушильного барабана, Тв — Х3.

Изучив материалы, посвященные сушке хлопка-сырца, и на основе ряда проведённых предварительных результатов экспериментальных исследований, некоторые факторы нами были установлены на постоянных уровнях:

1. Скорость движущегося теплоносителя равна V = 1,5 м/с.

2. Производительность сушилки по высушенному хлопку-сырцу - 6000 кг/час.

В результате проведения экспериментальных исследований в производственных условиях, методом планирования эксперимента ПФЭ 2", статистической обработки экспериментальных данных на ЭВМ, получены следующие адекватные уравнения регрессии:

Для средневолокнистых сортов хлопка при однократной сушке:

- для засорённости хлопка-сырца после очистительного цеха:

У\ = 0,39 + 0,09 Хх - 0,35 Х2-0,003 Хх Х2;

- ДЛЯ -т,™™

У2 = 7,61 + 0,93 Хх - 0,93 Х2 - 0,29 Хх Х2;

-для влажности волокна:.

У3 = 5,5 + 0,6 Х1 - 0,91 Хт- 0,22 ХхХ2;

-ДЛЯ влажности семени'

У4 = 9,15 + 1,14*1-0,71 Х2-0,1ХхХ2;

-для содержания пороков и сорных примесей в волокне:

У5 - 3,95 + 0,26 Хх - 0,52 *2 + 0,09 Х2;

- для зажгученности волокна:

У6 = 0,08 + 0,04 Хх - 0,34 Х2 - 0,01 ХхХ2;

- для шзоывной наготзки волокна:

У7 = 3,64 - 0,06 X] - 0,39 Х2 - 0,008 Х\ Х2 ;

- для штапельной длины волокна:

У8= 32,34 - 0,03 Х\ - 0,43 Х2 - 0,008 Х\ Х2.

При двукратной сушке:

- для засорённости хлопка-сырца после очистительного цеха: У9=0,58+0,58 Ху-0,42 Х^-0,18 *3+0,12 Х\Х2Хг- 0,05 Л',Лз+0,1 Л2Л3;

- для влажности хлопка-сырца после сушки:

У| о=10,04+4,24 Л'|—3,37 *2-2,76 *3-0,52 *,Л';-0,34 *,ЛЧ\3-0,28 ЗД+0,3 6*2Лз;

- для влажности (тияинишделкщжшки:

У);=10,8+3,42 Х|-2,04 Хт-1,22 Х3-0,48 *1*2-0,54*,*2*з+0,28 *,*3+ 0,36 Х2*3;

- для содержания массовой доли пороков и сорных примесей в волокне после сушки:

У)3=5,86+2,77 ^-2,14 Лг-1,86 Х3-0,92 ВД-0,87 Х,Х2Х3+0,48 ВД+0,56 Х2*3;

- для зажгученности волокна:

У,4=0,32+1,84 *,-0,78 *г-0,62 Х3-0,48 ^^2+0,31 ВДХг-ОДв ВД-0,42 Х2Х3;

- для разрывной нагрузки волокна:

У,5 = 3,3 - 0,28 Хх - 0,17Х2 - 0,12 Х3;

У, 6=32,4-0,12 Х,-03 8 *2-<>,16*з+0,05 ВД+0,01*,Х3-0,12 Х2Х3.

Для длинноволокнистых сортов хлопка при двукратной сушке:

- для влажности хлопка-сьгона после двукратной сушки

У! 7=7,06+0,5 ^1-0,45 .¿2-0,08 Х3-0,08 ^^2-0,04 ЗДХу-О.ОЗ Х,Х3+0,04 Х2Х3;

- для влажности волокна после сушки

У18=3,36+О,Ш^,27;Гг0,06Л'з-012Г^

- лття влажности семени после сутттки

У| 9=9,16+0,63 ^,-0,66*2-0,22 Хз-0,11 Х\Х2—0,12 ХхХ2Ху-0,18 ВД+0,1 Х2Л'3;

- для содержания пороков и сорных примесей в волокне

^20=5,57+0,6 Л-,-0,1 Хг-0,11 Х3+0,04 адЛ"3-0,08 ВД+0,03 Х2Х3;

-для зажгученности волокна

У2,=0,24+0,11Х,+0,01Хг-0,03*3-0,02*1*2+0,01*1^3-0,О^Хз+О.ОЬ^з;

- для разрывной нагрузки волокна

У22=4,13+0,01*!-0,04*2-0,03*з+0,03*1*2-0,01Х,Х2*3-0,01Х1*3-0,03*2Х3;

- для штапельной длины волокна

У23=39,86+0,05Х1-0,1*2-0,03*3+0,025Х,Х2+0,1*1Х2*3+0,01*1Х3-0,1Х2Х3.

Анализ регрессионных уравнений показывает, что практически все исследуемые факторы самостоятельно или во взаимодействии с другими влияют на выходные параметры количественных и качественных показателей перерабатываемого хлопка-сырца. На основе многочисленных исследований и анализа результатов нами выбраны рациональные режимы сушки для новых сортов хлопка-сырца.

В третьей главе рассматриваются критерии оценки свойств переработки хлопка-сырца и качества волокна. Проанализированы проведенные исследования по изучению структуры хлопка-сырца в процессе переработки. Исследовано удлинение связей летучек по технологическим процессам переработки для различных промышленных и селекционных сортов хлопка.

Указано, что рассматриваемой проблеме посвящены исследования Бол-табаева С.Д., Роганова Б.И., Будина Е.Ф., Самандарова С.А., Сосновского Ю.С., Бурнашева Р.З., Корабельникова Р.В., .Пугачева А.Е., Фазылова С.Ф., Парпиева А.П. и других.

Выявлено, что в процессе первичной переработки хлопка независимо от его сортности и селекции изменяется важнейшая характеристика хлопка-сырца - показатель структуры - «от». Его величина различна на всех этапах технологического процесса переработки.

За критерий оценки структуры принята средняя арифметическая величина, отношения количества летучек N в выборке к количеству структурных единиц (долек) М в навеске, т.е.

т = (1)

В качестве критерия оценки работы элементов очистителей крупного сора предложено изменение структуры хлопка-сырца. В результате воздействия рабочих элементов очистителей на хлопок-сырец возникает удлинение связей между летучками. За счёт усилий, прикладываемых со стороны элементов очистителя, образуется разрыв между летучками, что делает возможной оценку степени воздействия рабочих органов на хлопок-сырец по количеству и характеру взаимосвязи структурных частиц в навеске материала.

Изучено относительное удлинение связи между летучками. В процессе очистки хлопка-сырца от крупных сорных примесей волокна, связывающие между собой летучки, получают кратковременные нагрузки. Вследствие этого длина связи увеличивается и связь ослабевает, летучки легче выделяются, и соответственно повышается очистительный эффект.

Также исследованы удлинения связей летучек хлопка-сырца по технологическим процессам переработки в зависимости от промышленных и селекционных сортов хлопка. Технологически удлиненные связи между летучками хлопка-сырца классифицированы на единичные, двоичные, третичные, четверичные, пятеричные, шестеричные и более шести, и вычислено среднее удлинение связей летучки в миллиметрах.

Четвертая глава посвящена изучению кинетики образования показателей структуры хлопка-сырца по технологическим процессам переработки. Приводятся результаты анализа теоретических и экспериментальных исследований кинетики образования показателей структуры хлопка-сырца.

В исследованиях изучено влияние скоростных режимов на очистительный эффект, поврежденность семян, взаимодействие колков со структурными единицами хлопка-сырца - летучками, дольками или небольшими комками.

Кроме того, в исследованиях рассмотрены процессы повреждения семян в операциях очистки хлопка-сырца от сора на колосниково-пильчатых очистителях «МЕХНАТ» или «РХ-1» при ударе о колосники и встрече с зубьями вращающегося пильчатого барабана.

Анализируя кинетику образования показателей структуры хлопка-сырца, необходимо отметить, что в ранее проведенных исследованиях рассмотрены теоретически и экспериментально изменения структуры в отдельных хлопкоочистительных машинах. Вместе с тем ряд вопросов, такие как кинетика образования компонентов структуры хлопка-сырца и их влияние на качество волокна, по технологическим процессам переработки, разработка комплексного показателя взаимодействия рабочих органов хлопкоочистительных машин с хлопком-сырцом в

процессах очистки, исследован недостаточно и требует дальнейшего изучения и развития.

Разработан коэффициент комплексного показателя воздействия очистителя на хлопок-сырец, с учетом многократных воздействий колковых барабанов для очистителей хлопка от мелкого сора типа СЧ-02 (1-ХК). Данный показатель необходим при разработке новых схем технологической цепочки (поточной линии) очистки хлопка-сырца, а также при создании новых конструкции очистителей и прогнозировании качества перерабатываемого сырья в зависимости от количества механических воздействий на него рабочих органов.

Коэффициент комплексного показателя должен учитывать количество взаимодействий рабочих органов с сырьем, скоростные и силовые параметры взаимодействия и иметь корреляцию с качественными показателями волокна и семян. Основой для этого служит коэффициент воздействия и динамический коэффициент.

Коэффициент воздействия для очистителя хлопка-сырца от мелкого сора марки СЧ-02 можно определить по следующей формуле

Кв =n6-ZK-N-vr\, (2)

где щ - частота вращения колкового барабана, 1/мин;

ZK - число рядов колков на барабане, шт;

N- число барабанов в машине, шт;

т — время прохождения хлопка-сырца по одному барабану очистителя, с;

TJ -- коэффициент, учитывающий соотношения линейных скоростей барабана и хлопка-сырца (для очистителя типа СЧ-02 /7=0,5).

При известных значениях параметров коэффициент воздействия одного барабана на хлопок-сырец на единицу длины барабана будет равен

Для восьми барабанов составит (для СЧ-02): Я, =8-4,0=32,0.

Для учета ударного воздействия колков будем считать, что коэффициент динамического воздействия колкового очистителя зависит от силы удара колка по летучке хлопка-сырца - и критической силы удара -

При известном значении этих сил, примем коэффициент динамического воздействия в виде следующей функции:

Кд.=---• (3)

1 -Рср/Р*

Функция (3) примечательна тем, что при РСр—*Рк резко растет коэффициент динамичности, а вместе с ним и повреждение семян, что подтверждается опытом и практикой. Поэтому введенный коэффициент динамичности будет объективным показателем, учитывающим влияние силы удара на качество семян перерабатываемого хлопка.

Зависимость изменения коэффициента динамического воздействия кол-кового очистителя представлен на рис. 1.

Для очистителя мелкого сора. коэффициент комплексного показателя взаимодействия может быть записан в следующем виде

(4)

где Кв0 ~ коэффициент воздействия одной колковой секции очистителя мелкого сора;

- коэффициент динамичности;

| - допустимое значение коэффициента комплексного показателя.

Рис. 1. Изменения коэффициента динамического воздействия колкового очистителя

Допустимое значение коэффициента комплексного показателя [Ко] может быть определено из рекомендаций ЦНИИХПрома, согласно которым максимальное число колковых секций поточной линии при очистке хлопка-сырца, не должно превышать N¿'-=40 шт. Учитывая, что кроме ударных воздействий происходит и зажгучивание хлопкового волокна, число секций следует уменьшить до ЛТа=32-К35 шт.

Если принять N¿=35, то

или

Допустимое значение следует определять по формуле:

(5)

1

в° 1 - Р / Р

1 ' 1-р ' ' к

(6)

Так, например, К^ =140, Рк=30 Н, при средних динамических воздействиях Рср-9 Н, то допустимое значение [К] определится:

(?)

Коэффициент комплексного показателя для очистителя мелкого сора может быть найден из выражения:

Ка=Кв-Кд=п6-2кМ-х-т\

1

l-P.JP.

(8)

где

Между качественными показателями хлопка-сырца, очищаемого на очистителях мелкого сора и коэффициента комплексного показателя, существует корреляционная связь. На первом этапе выразим ее в виде линейной зависимости

(9), (Ю)

ЩнПс- соответственно повреждаемость семян исходная и после пропуска через очиститель;

- зажгученность волокна до и после очистителя; - коэффициент пропорциональности. Коэффициенты пропорциональности определяются исходя из экспериментальных данных и требований стандарта. Например, если известно допустимое значение [Щ, допустимое значение повреждаемости семян [П] и зажгу-ченность [З], определяются как:

а = Ю-По. в = [3.]-30

(П), (12)

Из (8), (9) и (10) определяются возможные значения повреждаемости семян и зажгученности в зависимости от коэффициента комплексного показателя воздействия Ко.

В результате теоретических и экспериментальных исследований разработан и найден коэффициент комплексного показателя взаимодействия очистителя мелкого сора с хлопком-сырцом, позволяющий анализировать и рекомендовать наиболее рациональные схемы технологии очистки хлопка-сырца на стадии проектирования технологических цепочек и разработке новых конструкции очистителей.

Рассмотрены процессы образования зажгученности волокон. В частности, отмечено, что величина угла закручивания летучки, связанная, очевидно, со значением момента силы удара, зависит также от интегральной характеристики процесса - энергии, которую колок может преобразовать во вращательное движение частицы хлопка-сырца. При этом выявлено, что наибольший момент закручивания происходит при угле встречи колка с летучкой хлопка-сырца, равном 45°.

Ранее проведенные теоретические исследования подтвердили, что угол закручивания связей, зависящий от момента инерции летучки и жесткости прядки волокон на кручение, достигал максимума при угле 45°.

При линейной жесткости волокон связанных летучек Ск ее скручивание

(13)

возможно появление жгутиков в волокне.

Изучено образование одного из основных компонентов структуры - за-жгучености хлопка по технологическим процессам его переработки в зависимости от селекционных и промышленных сортов хлопка-сырца. Предложена классификация зажгученности связей частицы хлопка-сырца по видам (1-й, 2-й, ..., 6 и более 6-ти) и определены общий вид в массовых отношениях и в процентах. Также определены прирост массовой доли дефектных семян.

Пятая глава посвящена комплексному изучению взаимовлияющих параметров на изменение цвета хлопкового волокна. Данный вопрос изучен в связи с тем, что в межгосударственном стандарте 3279-95 «Волокно хлопковое», цвет (естественный вид) является основным показателем качество волокна. Он определяет цену продукцию на мировом рынке.

Исследование комплекса показателей, взаимовлияющих на изменение цвета волокна, проводились на комплексной системе «Спинлаб». Выделены основные параметры - засоренность (L), площадь, занимаемая сором (% AREA), коэффициент отражения (RD) и желтизна (В), наиболее влияющие на изменение цвета волокна (C-G).

Приводятся экспериментальные данные взаимовлияющих параметров для различных промышленных и селекционных сортов хлопка.

Для обработки и обобщения экспериментальных данных технологических параметров нами использован следующий закон соответствующих состояний.

' AREA\

(C-G)'

' = /

(C-G)'

■ = /

C-G I RD

(C-G)' [Щ

i /

C-G (C-G)'

ARE^J

В

В

(14), (15)

(16), (17)

\J

где C-G, L, AREA, RD, В - соответственно, градация цвета волокна, засоренность, площадь, занимаемая сором, коэффициент отражения и желтизна, а (C-G)*, L, AREA, RD, В; приведённые значения соответствующих параметров волокна.

Коэффициенты уравнений определены методом наименьших квадратов на ЭВМ:

С-С

- = -0,195

+ 0,767

Г14!

+0,378.

(21)

(С-су

Приведенные значения взаимовлияющих параметров, описываются формулами

(С-<3)*= 14,72^-4:^+ 6Д52; (22)

Щ = -531 • Я,2 + 88,99£г- 294,2; (23)

В, =2Д4-10_2Л£)2-3,2Ш^+12Я78; (24)

(ЛЛЕА)'= 0,00431, +0,0102. (25)

Из уравнений (17-21) с учетом выражений (22-25) получим следующие уравнения:

Разработанные математические модели удовлетворительно описывают результаты измерений технологических параметров исследуемых объектов и гк:ладают тем преимуществом, что при определении приведенных (фиксированных) значений, взаимовлияющих параметров на изменения цвета, можно определить их градацию (С-О).

В шестой главе приводятся результаты анализа существующих технологических процессов переработки хлопка-сырца.

Исследованы различные варианты очистки перспективных сортов хлопка-сырца на различных промышленных и селекционных сортов. Определены качественные показатели волокно и семян.

На основании анализа результатов ранее проведенных теоретических исследований, технологических исследований проведенных нами, предложена универсальная формула для определения и прогнозирования общей структуры хлопка-сырца

Сх/е -К2-Ку-т° "(£'+3-'+У').100; (%) (29)

т„

т0 = тк + £, + 3, + У,,

где Сх/с - структурный показатель хлопка-сырца, %;

(30)

К1 - коэффициент учитывающий жесткость волокон связей летучек;

К2 - коэффициент учитывающий изменение влажности хлопка-сырца по технологическим процессам;

К, - коэффициент, учитывающий изменение засоренности хлопка-сырца по технологическим процессам;

т- исходная масса образца хлопка-сырца, для анализа, кг, тк - масса комков с содержанием более двух летучек, кг, Ея - масса выделенных единичных летучек с утерянными связями, кг; Зя - масса зажгученных волокон в связях летучек с разным числом связей, кг; Уя - масса удлиненных связей летучек с разным числом, кг. Численные значения структуры хлопка-сырца (Сх/С), в процентах, в виде гистограмм для отдельных разновидностей представлены на рис. 2-5.

Технологическое оборудование Технологическое оборудование

Рис. 2. Разновидность 9326-В I сорта, Рис. 3. Разновидность Таджикистан-19 I класса II сорта, II класса

Технологическое оборудование Технологическое оборудование

Рис. 4. Разновидность Мехргон Рис. 5. Разновидность Гулистан

I сорта, I класса I сорта, I класса

В таблицах (2 - 5) представлены результаты производственных исследований температурных режимов сушки и вариантов очистки перспективных сортов хлопка-сырца и разработанные рекомендации по их применению с режимными картами для работы сушилок 2СБ-10 (СБО).

Таблица 2

Режим работы сушилок

Исход, влажность Кратность сушки Производительность сушилки, т/ч Температура сушильного агента, °С Количество сушилок

хлопка-сырца, % сущест- предла- сущест- предла- сущест- предла- сущест- предла-

вующая; гаемая вующая гаемая вующая гаемая вующая гаемая

средневолокнистый сорт хлопка

10.2 1 1 9 9 115 100 I 1

13.8 1 1 8 8 160 145 1 1

19,8 1 2 8 6 220 120 1 2

длинноволокнистый сорт хлопка

10,0 1 1 6 6 140 110 1 1

18,5 1 2 4,5 4,5 250 125 1 2

Таблица 3

Результаты испытаний _

Показатели Варианты переработки Исходная влажность хлопка-сырца, %

средневолокнистый сорт длинноволокнистый сорт

10,2 13,8 19.8 10,0 18.5

Влажность хлопка-сырца существующая' 8,82 10.8 11,4 6,24 9,5

после сушки, % предлагаемая 9,0 9,04 9,8 7.0 8.5

существующая 1,38 3,0 8,4 3,76 9,0

Влагоотбор, % прехпагаемая 1,2 ., 4,76 10,0 3,0 10.0

существующая 90.&...1 87,2 83,4 88,5 84,1

Очистительный эффект, % предлагаемая 92,7 89,3 86,2 90,2 86.0

существующая 35,6 30,4 25,6 29,2 27.4

Структуры хлопка-сырца, % предлагаемая 28,3 25,6 23,6 27,3 26.2

Массовая доля пороков и существующая 3,3 3,6 3,84 3,26 4.63

сорных примесей волокна, % предлагаемая 2,8 3,1 3,4 3.0 4.2

Угары, % существующая 5,6 6,32 6,8 5,42 6,74

предлагаемая 5,4 5,8 6.2 5.2 6,3

Результаты сравнительных исследований

Таблица 4 8 очистки

Хлопок-сырец Массовая доля пороков и сорных примесей в волокне, %

разно- исходная Варианты всего комби- кожица битые мелкий Класс

вид- засорен- очистки сора нирован- семян с семена сор волокна

ность и ность, % ные жгу- волокном

класс тики

1 2 3 4 5 6 7 8 9

9326-В, ¿¿2 3,54 2П+2П 1,52 0,06 0,3 0,460 0,071 высший

I класса 6-8

6,53 2П+2П 1,84 0,21 0,46 0,570 0,11 высший

Мехргон, 1 класса 3-5.9 3,5 6-8 6,0 2П+2П 2П+2П+ +8К+8К 1,54 2,0 0,094 0,24 0,28 0,50 0,536 0,634 0,11 0,06 высший высший

Гулистан, 3-5.9 3,26 2П+2П 1,58 0,091 0.39 0,479 0,1 высший

I класса 6-8 6,23 2П+2П+ +8К+8К 2,2 0,29 0,50 0,605 0,03 хороший

Таджики стан-19, Пкласса ш 8,63 2П+2П+ +2П--8К+ +8К 22 0,27 0,46 0,440 0,2 хороший

Примечание: в графе 2 в знаменателе указана фактическая засоренность хлопка-сырца при переработке. •

Таблица 5

Рекомендуемые варианты очистки хлопка-сырца перспективных

разновидностей на колковых и пильчатых очистителях

Разновидность и Промышленный Засоренность Варианты очистки

класс хлопка-сырца сорт хлопка-сырца, % хлопка-сырца

9326-В, I до 3,0 2П

1-класса 1-Й 3,0-5,9 2П+2П

П-ПЫУ-У 6,0-9,0 2П+2П

Мехргон, Гулистан, I до 3,0 2П

I- класса 1-й 3,0-5,9 2П+8К

1-П-Ш 6,0-9,0 2П-г2П-8К

1У-У 10 и выше 2П+2П+8К+8К

Таджикистан -19, I до 3,0 2П+8К

II- класса 1-П 3,0-5.9 2П+2ГМК

1-Н-Ш 6,0-9,0 2П-2П+8К+8К

IV-V 10 и выше 2П+2П+2П+8КУ-8К

Использование рекомендуемых режимов сушки и вариантов очистки хлопка-сырца позволяют повысить эффективность работы технологических оборудований хлопкозавода и снизить содержание массовой доли пороков и сорных примесей волокна.

Экономическую эффективность оценивали при проведении сравнительных испытаний в условиях производства на сушилках 2СБ-10, СБО и оборудо-

ваний очистительного цеха. Расчет производился по требованиям Межгосударственного стандарта 3279-95 «Волокно хлопковое».

Экономический эффект от использования рекомендованных режимов сушки и вариантов очистки при переработке III - IV сортов на хлопкозаводе, в расчете на 1т. хлопка-сырца составляет:

- для средневолокнистого хлопка Ш-сорта - 5,64 сомони;

- для средневолокнистого хлопка ^-сорта - 4,86 сомони;

- для длинноволокнистого хлопка III сорта - 5,66 сомони.

Суммарный экономический эффект от повышения качества выпускаемой

продукции на один хлопкозавод составил 78626 сомони (786260 росс. рубл. или 26835 долл. США).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам проведенных исследований и производственных испытаний разработанных температурных режимов сушки и вариантов очистки перспективных сортов хлопка-сырца можно сделать следующие выводы:

1. Современная технология подготовки хлопка к основным операциям опирается на анализ частных решений совершенствования отдельных переходов без научного обоснования, при этом полученный положительный результат для одной разновидности хлопка переносится на другую разновидность и в последующем выполняется работа по корректировке технологии, что не всегда оправдывается.

2. Установлено, что качество хлопка-сырца при перевозке и хранении ухудшается из-за неприменения имеющихся средств и несвоевременного проведения профилактических мероприятий. Выявлены разновидности хлопка-сырца, признанные перспективными и отличающимися высокой урожайностью в различных экологических зонах, высоким процентом выхода волокна и низкой себестоимостью, большой масличностью семян, приспособленностью к машинной уборке и повышенным спросом на волокно на международном рынке.

3. Разработанный комплексный показатель воздействия очистителя хлопка на хлопок-сырец в процессе- очистки учитывающий количество взаимодействий рабочих органов с сырьем, скоростные и силовые параметры взаимодействия имеет хорошую корреляцию с качественными показателями волокна и семян, позволяет определить коэффициенты воздействия и динамический коэффициент, для очистителя от мелкого сора марки СЧ-02 и 1-ХК. Позволяет выбрать наиболее рациональные схемы технологии очистки хлопка-сырца на стадии проектирования технологических цепочек при разработке новых конструкций очистителей.

4. Установлены параметры, влияющие на внешний вид волокна, в том числе цвет. Внешний вид волокон является фактором определяющим качество и выступает основным критерием оценки продукции на мировом рынке. Получены зависимости, которые позволяют определить градацию цвета волокна и графические зависимости ее изменения от взаимовлияющих и относительных параметров. Эти параметры получены на основе изучения технологических свойств различных промышленных и селекционных сортов хлопка-сырца. Данные результаты можно использовать при разработке температурных режимов сушки и выбора вариантов очистки хлопка-сырца.

5. Разработанная математическая модель для определения и прогнозирования общей структуры хлопка-сырца по технологическим процессам, позволяет определить изменение содержания.хлопковой массы с учетом приведенных коэффициентов для нормального протекания процесса очистки и джинирования.

6. Снижение массовой доли пороков и сорных примесей в волокне возможно при применении более мягкого температурного режима сушки и научно-обоснованного варианта очистки хлопка-сырца, что подтверждено в производственных условиях.

7. Подтвержденный экономический эффект от использования результатов исследования составляет от 4,86 до 5,66 сомони на 1 тонну переработанного хлопка-сырца низких сортов или 78626 сомони (786260 росс.рубл. или 26835 долл. США) на один хлопкозавод.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Иброгимов Х.И. и др. Переработка новых районированных и перспективных сортов хлопка в Таджикистане // Ж. Хлопковая промышленность, 1992 №4 С.21 -23.

2. Иброгимов Х.И.,. Бобоназаров Ш.Ш. Анализ технологического процесса переработки тонковолокнистых сортов хлопка-сырца в Таджикистане // Ж. Хлопковая промышленность. 1992. №2. С. 13-14.

3. Иброгимов Х.И., Чоршанбиев А.С. Исследование по выбору вариантов переработки районированных и перспективных сортов хлопка // Илмий-амалий конференция «Ёшларнинг фандаги ютуклари ишлабчикаришга» (21-24 апреля 1992 йил) Тезислари. Тошкент. 1992. С.13.

4. Иброгимов Х.И., Парпиев А.П.. Выбор оптимальной технологии переработки хлопка-сырца перспективного тонковолокнистого сорта // Ин-форм.листок. НГТИ Центр.Душанбе.№26-94.Серия 64.24.0,23пл.

5. Иброгимов Х.И., Парпиев А.П. Исследование различных вариантов очистки по выбору оптимальной технологии переработки перспективных сортов хлопка // Труды Таджикского технического университета, серия: Механика и технология, выпуск первый. Душанбе. 1995. С. 111-118.

6. Иброгимов Х.И., Зульфонов С.З., Парпиев А.П. Исследование.агротехниче-ских характеристик и переработки перспективных сортов хлопка в Таджикистане // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения одного из основателей Таджикского технического университета Сулайманова А.С.(тезисы докладов), часть П.Душанбе.1998.С.13-14.

7. Зульфонов С.З., Иброгимов Х.И., Шарипов Н.М. Опыт переработки хлопка-сырца перспективного сорта НС-60 // НПИ центр Республики Таджикистан. Информ. листок № 92-99.0,18 пл.

8. Иброгимов Х.И. и др. Установка доя подсушки хлопка-сырщ на хлопкоочистительных заводах // Информ. листок. НПИ Центр. Душанбе. №47-99.1999.0,18 пл.

9. Иброгимов Х.И., Парпиев А.П., Ахматов М. Исследование влияния сушки на количественные и качественные показатели в зависимости от сорта и разновидности хлопка-сырца // Труды- Костромской Государственный технологический университет. Международной научно-технической конференции. Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях. «Лён - 2000» Кострома, КГТУ, 2000. С.45-47.

1716 7

10. Иброгимов Х.И. и др. Кинетика сушки волокнистых материалов (хлопковой массы) // Труды Международной научно-практической конференции. «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлаж-

. постная обработка материалов)». Москва, МГАУ, 2002» С. 188-191.

11. Иброгимов Х.И. и др. Режим сушки хлопка-сырца в барабанной сушилке // Труды Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажноетная обработка материалов)». Москва. МГАУ. 2002. С. 184-187.

12. Исмоилов А.И., Зульфонов С.З., Иброгимов Х.И. Перспективные сорта хлопка и их влияние на экономические показатели хлопкозаводов /' Депо-нир. Рукопись в НПИЦентр. Душанбе. ЛЬО1 -12/61 от 13.06.2003.4с.

13. Корабельников Р.В., Иброгимов Х.И. Разработка комплексного показателя воздействия очистителя хлопка на хлопок-сырец в процессе очистки // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ. вып. 5 часть I. Кострома, 2004. С. 19-23.

14. Иброгимов Х.И., Сафаров М.М., Корабельников Р.В. Математическая модель оценки цвета хлопкового волокна с учетом международной системы // КЧкт-ромской государственный технологический университет - Кострома, 2004, 10 с. Бнблногр. ил, 7 назв. - Русс- Депон. в ВИНИТИ, 29.03.04" № 506 - В 2004.

15. Иброгнмов Х.И., Корабельников Р. В., Сафаров М.М. Кинетика изменения влажности компонентов хлопка-сырца по технологическим процессам переработки // Международная научно-техническая конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС - 2004). Сборник материалов. Чаш ь 1. Иваново, ИГТА. 2004. С. 46 - 47.

16. Иброгимов Х.И., Корабельников Р.В., Сафаров М.М. Разработка структурного показателя для прогнозирования кинетики структуры хлопка-сырца по юхпо-логическим процессам переработки // Международная научно-техническая конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС - 2004). Сборник материалов. Часть 1. Иваново, 11ГТА 2004. С. 4"»- 48.

Иброгимов Холназар Исломович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОЛОКНА НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ ХЛОПКА-СЫРЦА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 21.09.2004. Формат бумаги 60x84 1/16. Печать трафаретная. Печ. л. 1,25. Заказ 617. Тираж 100.

РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17