腈綸紡絲原液精密過濾技術(shù)的研究.pdf

1、碳纖維是現(xiàn)代國防飛機、航空航天、新型建材和高檔體育用等工業(yè)所需的重要高科技術(shù)新材料，腈綸是生產(chǎn)碳纖維的原絲。國外碳纖維能夠生產(chǎn)T700，國內(nèi)碳纖維只能生產(chǎn)T300，遠遠落后國外水平，其主要原因是腈綸生產(chǎn)中的過濾環(huán)節(jié)，腈綸紡絲原液中含有的雜質(zhì)特別是凝膠粒子嚴重影響碳纖維品質(zhì)。國內(nèi)現(xiàn)有腈綸紡絲原液過濾設備主要是板框壓濾機，存在污染嚴重等問題且最高過濾精度為10μm，國外腈綸紡絲原液過濾采用新的過濾方式，過濾精度能達到5μm以下，因此腈綸紡絲

2、原液過濾問題已成為亟待研究的重要問題，課題重點研究腈綸生產(chǎn)過程中紡絲原液凝膠粒子的精密過濾技術(shù)。
　　 本文分析了凝膠粒子過濾機理，包括凝膠粒子性質(zhì)、產(chǎn)生原因、主要停留位置以及影響其過濾的因素等，綜合上述分析，提出一種采用深層過濾方法，使用燒結(jié)金屬纖維氈的過濾介質(zhì)，以及增加反沖洗模式的過濾方式。新的過濾方式既能彌補板框壓濾機的缺點，又能對凝膠粒子起到很好的過濾效果。
　　 基于新的過濾方式，并根據(jù)過濾粘膠纖維的蘭精公司K

3、KF18的工作原理圖，本文設計了一種新的過濾結(jié)構(gòu)，建立了Pro/ENGINEER整體模型?；赑olyflow研究了新過濾器在過濾腈綸紡絲原液的過濾機理，結(jié)果表明只要增大電動機的轉(zhuǎn)矩，此過濾器能過濾腈綸紡絲原液。
　　 壓差對于凝膠粒子溶液的過濾機理具有重要影響。本文對新設計過濾器的流道和KKF18的流道進行壓差的比較，分別建立腈綸紡絲原液在圓柱孔（新過濾器）和錐形孔(KKF18)流動的數(shù)學模型，建立了圓柱孔和錐形孔的Pro/E

4、NGINEER三維實體模型，用Polyflow軟件研究了溶液通過兩種模型的過濾效果，結(jié)果表明達到同一過濾效果的情況下，錐形孔支撐筒要建立的壓差為1.548MPa，而圓柱孔支撐筒需建立的壓差為0.35MPa，從而說明圓柱孔更適合腈綸紡絲原液的過濾。
　　 為了分析凝膠粒子在新的過濾方式中過濾機理，本文建立了凝膠粒子在腈綸紡絲原液流動以及在過濾網(wǎng)被截留時的數(shù)學模型，分析表明凝膠粒子在腈綸紡絲原液中的速度、加速度與原液的速度、加速度，

5、并且同時與凝膠粒子的粒徑相關，原液的速度與加速度越大，凝膠粒子的速度也越大;凝膠粒子的粒徑越大，其流動速度也越大。建立了濾網(wǎng)流道Gambit模型，然后用Fluent軟件模擬含有凝膠粒子以及腈綸紡絲原液的兩相流通過不同過濾精度的燒結(jié)金屬纖維網(wǎng)的情況，結(jié)果驗證了數(shù)學模型的正確性，表明過濾網(wǎng)孔徑的減小即過濾精度的提高對凝膠粒子的過濾起到重要的作用。
　　 通過對課題的研究，設計了腈綸紡絲原液過濾器，模擬了腈綸紡絲原液和凝膠粒子在過濾器