автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка нового непрерывного способа обесклеивания и обезжиривания волокнистых шелковых отходов

4 0 OS 9Ч

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им.А.Н.КОСЫГИНА

lia правах рукописи

ЦАКАВА Годердзи Шалвович

УДК 677.021.185,6

РАЗРАБОТКА НОВОГО НЕПРЕРЫВНОГО СПОСОБА ОБЕСКГ ЛВАНШ И ОБЕЗЖИРИВАНИЯ ВОЛОКНИСТЫ* ШЕЛКОВЫХ ОТХО,"

Специальность Oj,19.03 - Технология текстильных

материалов

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата технически* наук

Москва 1991

Рабата выполнена на Кутаисском шелковом производствен-I иом ыаейно-твкстнльном объединении и в Московском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте шеям А«Н.Косыгина

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки к техники

РОШСР,доктор технических наук,профессор В.А.УСЕНК0

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,профессор

п.н.жгш

Кандидат технических наук Ш.Д.ДйДШНОВ ... . .

Вздущво прадприятне: Московское производственное шелковое прядально-круаильное объединение "Пролетарский Труд"

Защита диссертации состоится 1991

года е/У7--^ часов кй заседании специализированного совета К 053.25.02 » Московском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте ш.А,Н.Косыгина по адресу: 117918 г.Москва,Ы.Калусская ул.,дои I.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институ-

Автореферат разослан 1991 г.

Ученый секретарь специализированного согета, кандидат технических наук, з

доцент //(Ц^ Н.А.ОСШН

■ . з

ЛНШШЦЙЯ

Диссертационная работа посвящена разработке нового непрерывного способа обс-склеиБэлия и обезжиривания волокнистых шелковых отходов,

В работе дается обстоятельный анализ существующих технологий первичной обработки шелковых отходов¡разработан новый аппарат и способ для обесклеивания и обезжиривания волокнистых' шелковых: отходов;разработая новый способ приготовления варочного мыльно-содового раствора;модернизирован способ подачи мыльно-содового раствора;пптгал.Чоировак режим процесса отварки волокнистых шелковых отходов¡разработан новый способ сушки отваренных шелковых отходов¡оптимизирован реаим процесса сушки отваренных отходов шелка на новой супилке¡предложены методика и формулы для расчета продолжительности сушки по новому способу.

Экспериментально подтверждена технологическая целесообразность и экономическая эффективность применения нового способа и аппарата для Отварки волокнистых отходов шелка.

Результаты работы прошли опытно-промышленную проверку в производственных условиях на Кутаисском шелковом производственном текстильно-лгаейном объединении.

Автор защищает:

- новый непрерывный способ и аппарат обесклеивания и обезжиривания волокнистых шелковых отходов;

- новый способ сушки отваренных пелковых отходов;

- оптимальные режимы обесклеивания,обезжиривания и сушки волокнистых шелковых отходов;

- методику и формулы для расчета продолжительности сушки по новому способу.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1.1. Актуальность темы. В шелковой промышленности одной из важнейших задач является утилизация волокнистых шелковых отходов путем переработки их в полноценную пряжу.

Высокая прядильная способность волокнистых отходов шелка позволяет перерабатывать в пряжу практически все виды отходов шелководства (заготовки и первичной обработки коконов), отходы переработки коконов (шелкомотание) и отходы переработ-

ки шели;а~сырца(шеякокручение,аеякоткачество) ,тем самым полнее использовать дорогое сырье,кадии являются отходы шелка,которых по массе получается больше»чем шелка-сырца. Однако уровень использования волокнистых отходов шелка в нашей стране остается очень низким. Это объясняется нехваткой производственных мощностей шелкопрядильных фабрик,а также технической отсталостью технологии шелкопрядильного производства,

В технологической цепочке прядения волокнистых отходов шелка одним из самих: ответственных процессов является их обесклеивание и обезжиривание. В настоящее время эти процессы в нашей страна производятся в проходном аппарате для отварки шелковых отходов ДАОШ-1.

Этот аппарат является почти точной копией конвейерного аппарата,созданного на фабрике "Пролетарский Труд" еще в довоенные годы. Практическая производительность аппарата в зависимости от вида сырья находится в пределах от 1000 до 1600 кг за сиену.

Существующая технология обескдеивания и обезжиривания волокнистых отходов шелка является очень трудоемкой^набивка сырья в мешочки и их взвешивание.навешивание мешочков на транспортер аппарата,снятие мешочков с транспортера,загрузка мешочков в центрифуги для отжима,выгрузка мешочков яз центрифуги,вытряхивание сырья из мешочков). Для обслуживания одного варочного аппарата требуется II рабочих. Кроме того из-за отсутствия механизации и автоматизации операций,выполняемы!. на варочном аппарате,качество обесклеивания и обезжиривания сырья сравнительно низкое.

Процесс обесклеивания и обезжиривания на варочных аппаратах изучен недостаточно. Мало изучено влияние этих процессов на выход полуфабрикатов и физико-механические свойства пряжи*

Таким образоц тема диссертационной работы является актуальной. Работа выполнялась в соответствии с перспективным планом НИ? Кутаисского шелкового производственного швейно--текстидьного объединения и планом НИР МТИ им.А.Н.Косыгина,, Цель и задачи исследования: - разработка рациошиьной технологии переработки волокнисты* отходов шелка.;

- разработка нового варочного аппарата непрерывного действия для обесклеивания и обезжиривания волокнистых отходов шелка;

- оптимизация технологических параметров работы нового ьа-рочного аппарата и нового способа сушки отваренного сырья;

- изучение физико-механических свойств шелковой пряяи,выработанной по ноеой технологий.

1.3. Методика исследований. При исследовании технологических параметров использованы современные методы математического планирования экспериментов и анализа их реэультатоР. Качественные показатели обесклеечного и обезжиренного волокна определялись в химической лаборатории Кутаисского производственного швейно-текстильного объединения (КШПШТО). $изи~ кО'-шханические свойства полуфабрикатов и пряжи определялись в соответствии с методиками,предусмотренными ГОСТами. Обработка результатов эксперимента прозодилась с использованием ЭВМ.

1.4. Научная новизна работы заключается в следующем:

- в исследовании причин неравномерности обесклеивакия и обезжиривания при существующей технологии отварки волокнистых отходов шелка;

- в разработке математической модели.характеризующей качественные показатели обесклеенного и обезжиренного волокна в зависимости от технологкчзских параметров его отварки;

- в установлении оптимальных параметров обесклеивакия и обезжиривания волокнистых отходов шелка на разработанном варочном аппарате;

- в разработке устройства для подачи мшьно-содового раствора;

-в усовершенствовании способа суши отваренного сырья;

- б разработке методики к формул для расчета продолжительности сушки шелкового волокна по новому способу.

Практическая ценность и реализация работы.

Работа проводилась с 1984 года на кафедре "Переработка химических волокон"(ПХВ)Московского орден.?. Трудового Кросно-го Знамени текстильного института им.А.Н.Коеыгина (МТй) и на Кутаисском иелковом производственном явейно-текстильном объединении (КШПШТО).

б

Результаты теоретических и экспериментальных исследований легли в основу разработки нового способа и варочного аппарата для обесклеивания и обезжиривания волокнистых отходов шелка,выбора оптимального режима отЕарки на новом варочном аппарате.

.Использование результатов работа позволило;

- снизить трудоемкость процесса обесклеивания и обезжиривания волокнистых отходов телка;

- высвободить из технологического процесса 8 работниц, вследствие механизации и автоматизации некоторых операций,выполняемых при отварке волокна;*

- повысить качество обесклеивания и промывки сырья;

- поеысить производительность нарочного аппарата.

1.6. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуздались на:

- республиканских научно-технических конференциях в г.Тбилиси - 1981,1932г.г.;

- научно-технической конференция молодых изобретателей КПК, г.Кутамск - 1990г;

- научно-технической конференции молодых исследователей МТИ - 1990г;

• - научно-технической конференции "Новое в технике и технологии производства и переработке натурального шелка",г.Ыарге-лан - 1990г.

1.7. Публикации по работе. По материалам диссертационной работы одна статья и тезисы по пятя докладем,получено три авторских свидетельства на изобретение.

Структура и объем работы . Диссертационная работа состоит из введения,шести глав,выводов по глаЕам и общих выводов, списка литературы из 53 наименований и приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста,включая 24 рисунка,£6 таблиц и приложения на 28 страницах,

СОдаШШЕ РАБОТЫ.

В введении обсснсвываяхся актуальность темы,определяются цели и задачи исследований.Обоснована научная новизна и практическая ценность работы,указаны пути реализации результатов работа з проккпленнэсту.

Первая глава посвящена анализу существующих технологий подготовки волокнистых лелковых отходов к прядению на основе изучения результатов,проведенных в СССР и за рубежом,исследований в области теории технологических процессов и обобщения передового производственного опыта шелкопрядильнш производств.

Б нашей стране, волокнистые шелковые отходы перерабатываются только на четырех предприятиях шелковой промышленности, расположенных в следующих городах:Москва,Кутадси(ГССР),Марге-лан(УзССР) и Денинабпд (Тадк.ССР),которые не в состоянии перерабатывать з пряжу все шелковые отходы,получаемые в СССР. Поэтому возникла большая диспропорция мекду сырьевой базой и производственными мощностями шелкопрядильных предприятий,которые могут перерабатывать а пряжу не более '¿2-2.5%,получаемых в стране шелковых отходоз.

Это объясняется и тем,что производство шелковой пряжи является очень трудоемким»многопереходным и технически отсталым. Поэтому требуются углубленные исследования с целью разработки более эффективной технологии.

Этими вопросам»! в нашей стране в разные годы занимались многие ученые,в частное!и,профессора Б.В.Линде.В.М.Корчагин, Н.Я.Галкйн.В.А.Усенко.до^Осипов.е.н.с.С.А.Тумаяк и др*

Однако»ими,а осноынэм, решались вопроси,связанные с существующими технологиями переработки коконного сырья,и только частные вопросы переработки шелковых отходов.

Вторая глава посвящена разработка нового способа обескле-ивания и обезжиривания отходое шелка.

На основе анализа процессов подготовки отходов шелка к прядению, применяемых, в СССР и за рубежом, и предварительных экспериментальных исследований,нзыи еде в 1583 году были начаты работы по созданию ксзого аппарата для отварки волокнистых отходов шелка.

Первый аариаит нового отборочного аппарата нами был разработан в 1984*году (А.С.№ I34839I,1985р.,М.ЦНИИГП8,Д 01 В 7/06).который отличался от существующих аппаратов тем,что загрузка его осуществлялась без предварительной иайивкк в мешочки подлежащего сгяарка сырья,я перемещение сырья через за-мачисаг'Щую.отварочную и промкзочнущ ванны производилось при

помощи аяекоЕых устройств. Трудоемкость процесса отварки на этом аппарате резко снижалась,но рабочий макет аппарата показал ряд существенных недостатков этого варианта отаарочного аппарата. Основным» из них были следующие:

при вращении шнеков происходило наматывание сырья на их оси,что затрудняло перемещение сырья сверху вниз и снизу вверх;

при переходе сырья из одного цилиндра в другой и с одного резервуара в другой образовались заторы,что вызывало остановку и простое аппарата,а следовательно снижало его производительность.

В 1988 году наш разработан новый способ и аппарат для обесклеивения л обезжиривания волокнистых отходов шелка (заявка № 4741653/12 (113950)5 Д 01 В 7/06 с решением о вы- -. даче авторского свидетельства от 01.09."90), включающий пневматическую подачу сырья,обработку его в мыльно-содовом растворе, с последующей промывкой и отжимом.

Разработанный нами аппарат для обесклзивания и обезжирив в акт» я волокнистых отходов шелка (рисЛ)имеат горизонтальную ванну I/разделенную на-три отсека: приготовительный отсек 2 (для замочки сырья).варочный отсек 3 и промывочный отсек 4, В каждом отсеке неподвижно установлены по два вертикальных цилиндра 5,которые разрезаны на две части вдоль своей оси. Цилиндры соединены между собой стальными трубами 6,которые токе разрезаны на две части. Внутри цилиндров через все отсеки перемещаются стальные диски 7,закрепленные стальными планиаыи 8 на цечнах втулочно-роликовой цепи 9 транспортера (рис,2),

Первый цилиндр первого отсека имеет бункер 10 (рис.1)»соединенный с пневматическим дозировочным устройством II. Промывочный отсек соединен с отжимным устройством 12,которое состоит из двух валов 13 и 14,в каждом отсеке имеются отверстия 15 для слива избыточной жидкости.

В этой главе дано описание разработанных нами способов автоматической подачи сырья для отварки,а также для приготовления варочного мыльно-содового раствора и его обновления в аппарате. Здесь же описано устройство для отжима отваренного сырья и приведены кинематические и конструктивные расчеты узлов оть&рочного аппарата.

® Аппарат для обесклеивашя и обезжиривания волокнистых отходов иелка

Транспортер

В третьей гласе изложзны результаты исследования процесса обесоеиванкя и обезжиривания волокнистых отходов шелка на новом отварочнок: аппарате и приведена полученная нами математическат модель процесса отварки волокнистых отходов шелка на новой отварочном аппарате.

При исследовании процесса отварки параметрами оптимизации были выбраны наиболее важные показатели обесклеенного и обезжиренного волокна: содержание жировых веществ (У^ь.содержание мыла (У^)р;содеркаиие еерицина (У3)$,а независимы-"ми параметрами клк факторами били взяты: температура мыльно-содового раствора {^.продолжительность отварки - (Xg) Зависимость между параметрами оптимизации и независимыми факторами выражается следующими уравнениями регрессии: У1= 1,08 - 0,27Xj - 0,29Х2 - O.öoXjXg 0,I9Xf + 0,7х| (I)

У2= 1,58-C,4oXj-0, r.oXg+0,28.i j-Xg-гО, 63X^+0,17x| (2)

У8= 0,82-C,12X^—0,16X2+0,I7oX2~Q,17оХ£Х2ч 0,26Xj+Ü, 26x| (3)

При некоторых ограничениях,на основе полученных моделей, построен адетивньй критерий

У— У ^ ~ У<-т*п , ^ ,

V- - V- '

i-1 ¿ima* Junin

где У; ( i = I + 3 ) - частные критерии;

^¿тах ,Уttntn " максимальные и минимальные значения i -го

критерия в области планирования эксперимента oi; - доля ь -го критерия. Тогда задача оптимизации имеет вид

У —— min

yi i = 1,2,3; - I « I

где Ii' - верхнее ограничений на частный I -ый критерий оптимизации; X; - i —ый критерий,

Задача решалась методом скокирзвания с переменным шагом, при этом ограничение rf изменялось в сторону их уменьшения.

В этой главе приводятся также результаты экспериментальных данных,выполненных исследований. В работе предложен оптимальный режим обесклеквания и обезжиривания волокнистых отходов аелка в новом аппарате,который приведен в табл.1.

Режим отварки в новом аппарате для обесклеивения и обезжиривания волокнистых. отходов шелгса.

Показатели и их значение

Наименование ОтаДГ™ глЦ гюлтелг»*»! ТрмПРПЯ-тура?С Продолжительность операции, мин

I. Замочка в мыльно-содовом растворе 8 + 9 98+100 20

2. Отварка в мыльно-содовом растворе 9,5 100+105 35

3. Промывка в чистой воде 7+8 98+100 15

Четвертая глаза посвящена описании нового способа супки волокнистых отходов шелка и его оптимиращи.

На основе анализа процесса подготовки волокнистых отходов шелка к прядению показано,что процессу сушки шелковых отходов уделялось большое внимание,но пока оптимального решения в осуществлении этого процесса не найдено»нами бил разработан новый способ для сушки отваренных иелковых отходов. По этому способу сушка отваренных шелковых отходов производится с помощью сухого воздуха,проходящего через слой волокон.

Разработанное и предлагаемое нами устройство для сушки (рис.3) состоит из следующих узлов: каркас I,сетчатый транспортер 2,проходящий через весь аппарат,воэдухонаправлямщие трубы 3,кондиционеры 4 для придания воздуху требуемой влажности, . вытяжные вентиляторы 5 для высасывания воздуха из аппарата.

Сравнительные технологические параметры существующего и предлагаемого способов сушки приведены в табл.2.

Схема нового аппарата для сушки отваренных отходов шелка.

Таблица 2

Технологические параметры сушки по существующему на КШПТШО и предлагаемому способам.

Наименование параметров Существующий способ Предлагаемый способ

Температура сушки,°С Время сушки,мин Влажность волокна после сутки 70 + 110 150 5 + 6 50 ± 2 40 +, 50 10 + 12

Кроме того,в этой главе предложены методика и формулы для расчета продолжительности сулки по новому способу.

Т=Ди/<Ьр (4)

где т - продолжительность сушки,мин;

ли - количество влаги.удаляемой из материала на I кг сухого материала,%;

р ^

" средняя интенсивность сушки,кг/м ч Г = { 90 ^ ( и,/и* ) + и0-ин] (5$

о

где Рс - удельная загрузка, кг/м ;

и0 , Цк ~ начальное и конечное влагосодержание отходов шелка

В пятой главе излагаются результаты переработки волокнистых отходов шелка в пряжу после их обссилеивания и обезжиривания на новом огсарочном аппарате.

Волокнистые отходы шелка после их отварки на новом аппарате перерабатывались в пряжу Ютексх2 пс технологии,применяемой на ИШТ1Ю.

В диссертации приведена схема технологических процессов переработки шелковых отходов в пряжу,даны заправочные данные оборудования«приведены результаты штапельных анализов,сравнительные данные.характеризующие качество пряжи из производственных и опытных партий.

После отделки определялись качественные показатели готовой пряжи по стандартным методикам. Показатели отделанной пряжи приведены в табл.З.

Таблица 3

Качественные показатели пряви,определенные по стандартным методикам.

Наименование показателей Значения показателей

Производственная Опытная ■

Средняя линейная плотность, текс Разрывная нагрузка отделанной пряжи, сН Удлинение,% Крутка,ар/м Относительная разрывная нагрузка отделанной пряжи,сН/текс Чистота пря*и(число пороков на 100м) Коэффициент вариации по линейной плотности,^ 19,6 270,8 6,1 600 19,5 6,3 2,8 19.7 285,3 6,9 600 21.8 5,8 2,3

Продолжение табл.3

по разрывной нагрузке,^ 7,9 7,13

по крутке,% 3,1 2,19

Из данных табл.3 видно,что отделанная опытная пряжа имеет лучшие показатели по сравнению с показателями производственной пряжи.

Был проаедгч расчет удельной разрывно» нагрузки опытной одиночной пршг по формуле В.А.Уеенко,уточненной Ш,Д.Даданановш.

где Р0 - удельная разрывная нагрузка пряжи,сН/текс ;

Р - абсолютная разрывная нагрузка волокна,ей;

ТПр,Тв - линейные плотности пряжи и волокна,текс;

¿ип- штапельная длина волокна,мм;

Н0 - показатель качества технологического процесса;

Р - коэффициент.учитывающий влияние равномерности волокна по длине,определяемой в зависимости от базы волокна;

К - поправочный коэффициент.учитывается влияние крутки пряжи,определяемый по разности*-между фактическим и критическим о£* коэффициентами кратки пряжи.

Результаты расчетов разрывной натругтки пряжи из волокнистых отходов шелка по формуле (6) показали хорошую сходимость с фактической разрывной нагрузкой пряжи,полученной при проведении экспериментальных исследований.

Общий ожидаемый экономический эффект от знедрения новых способов отварки и сушки волокнистых, отходов шелка составит 892,6 руб на одну тонну волокна.

общ вывода..

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования при разработке нового способа обеекпеивания и обезжиривания волокнистых отходов шелка позволили сделать следующие выводы:

1. Первичная обработка волокнистых отходов шелка,применяемая в СССР, является технически отсталой и трудоемкой,так как отдельные операции, особенно при подготовке сырья к прядению, требу,-нт больших затрат ручного труда.

2. Разработан новый способ и аппарат для обесклеивания и обезжиривания волокнистых отходов шелка,обеспечиЕшоп^й повышение качества отваренного сырья,устранение ручного труда и увеличение производительности аппарата.

3. Получены уравнения регрессии второго порядка,которые позволяют определять функциональную связь ме-еду критериями оптимизации и технологическими параметрами процесса. -

4. Установлен оптимальный режим обесклеивания и обезкирива-1!ня волокнистых отходов шелка на новом аппарате и определено рациональное соотношение затрат времени на обработку сырья в каж-» ' дой секции отварочного аппарата.

э. Разработан новый способ сушки отваренных волокнистых отходов шелка иухш воздухом,применение которого повышает эффективность процесса сушки за счет сокращения некоторых технологических переходоз(увлажнение и вылеживание).снижает трудоемкость процесса и повышает производительность труда на сушильном переходе,

6. Установлен оптимальный режим сушки отваренных отходов шэлка и предложены методика и формулы для расчета продолжительности сушки по новому способу.-

7. Обир»й ожидаемый- экономический эффект от внедрения-новых способов отваркт» и сушки волокнистых отходов шелка составит 892,6 руб на одну тонну .волокна.

По теме диссертант* опубликованы следующее работы:

1. Данава Г.Ш. Первичная обработка волокнистых отходов шелка: Тез.докл.республиканской науч.-техн.конференции студентов, г. Тбилиси, 1981. -

2. Цанава Г.Ш. .Дяохаридзе Г.Б, Аппарат для отварки отходов шелка:-Тез.докл.республиканской науч.-техн.конференции, г.Тбилиси,1283. - -

3. Данава Г.Ш. и др. Аппарат для обесклеивания коконов. М.: Щ1ШП13.Авторское сепдотольство № 1348391,1985.

4. Цанава Г.Ш. Аппарат для обесклеивания и обезжиривания волокнистых отходов шелка: Теч.дскл.науч.-техн.конференции ,К1Ш,г.Кутаиси,1990.

5. Цанава Р.Ш.-,Усеняо В.А. Новый способ обесклеивадая v

обезжиривания волокнистых отходов аелка //Шелк:Рб/УзУИИНТИ--1990,WS,с.22.

6» Цанава Р.Ш..Усенко В.А. Аппарат для обесхлеиванга w обез-жиряванга волокнистых отходов шелка: Тез.докл.науч.-техн. конференции молодых исследователей,МТИ,1990.

7. Цанава Г»Ш. ,Усаико В.А. Аппарат для обесклеивадая v обезжиривания волокнистых отходов шелка: Тез.докл.науч.-техн. конференции, г. Маргвлан, 1990.

' 8,Цанава Г.Ш..Усенко В.А. Аппарат для перЕгчнсй обработка отходов-шелка. Заявка № 4741853/12(113950)5 Д 01 В 7/06 с решением о вьщаче авторского свидетельства от 01.09.90

9, Способ подготовка шелковых отходов к чесанто. Авторское свидетельство »1416539,Б.И.»30 от 15,08.88

Подписано е печать 07.05,91

Формат вукаги 60»04/lb Сдано в производство 12.05.91

Усл. пач. л. 1,0 БУ1лага '

Тпрак 100 экз. . Уч.-изд. л. 0,75

Заказ 437 Бесплатно

Ротапринт ШК, II74I9, Москва, ул. Донская, 2S