Спосіб рідинної обробки

Винахід відноситься до текстильної промисловості і може бути використаний в процесах рідинної обробки переважно текстильних матеріалів у пакуваннях. Відомий спосіб інтенсифікації масообміну процесу екстракції цукру з бурячної стружки за допомогою низькочастотних механічних коливань шляхом надання вібрацій перфорованим дискам, що обмежують замкнуті обсяги, у які поміщена стружка (Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование (система твердое тело -жидкость). - Л., Химия, 1974. -256с., с.215). Однак цей спосіб призначений для інтенсифікації масообміну рідини з бурячною стружкою в замкнутому обсязі, а не з напружено-деформованою структурою пакування. Найбільш близьким по технічній сутності та досягаємому результату до пропонованого технічного рішення є спосіб рідинної обробки пакувань шляхом попереднього вакуумування, створення примусової безупинної циркуляції обробного розчину в радіальному напрямку тіла пакування (В.Ф. Андросов, С.А. Александров и др. Крашение пряжи в паковках. - М.: Легкая индустрия, 1974. -152с., с.45 - прототип). Головним недоліком такого способу є труднощі досягнення високої якості рідинної обробки навіть при великих витратах енергії і часу. Наприклад, загальний час фарбування бавовняних швейних ниток 21,7 тексх3 барвником Прямий чорний З на жорстких перфорованих патронах в апараті періодичної дії фірми Hisaka (Японія) складає 3 години. Протягом усього цього часу насосний агрегат потужністю 50квт безупинно прокачує крізь пакування 25л/(хв×кг) обробного розчину, долаючи гідравлічний опір приблизно 2,5×105Па. При цьому 5м3 розчину і 400кг оброблюваного матеріалу поступово нагрівають від 30°С до 90°С и витримують це значення температури протягом 45 хвилин. Незважаючи на такі великі витрати енергії і часу часто не вдається уникнути пошарової неровноти фарбування і крапкового непрофарблення внаслідок деформації нитки в контактних площадках перетинання витків, зменшення пористості деформованих ділянок і їхніх околиць і утруднення доступу потоку обробного розчину в ці ділянки. Це відбувається як на стадії просочення, так і в ході циркуляції розчину через утворення за контактними площадками застійних зон. Тому молекули доставляємої речовини можуть проникати в ці ділянки тільки дифузійним шляхом, що погіршує якість рідинної обробки і значно збільшує час доставки, чим і пояснюється велика тривалість рідинної обробки по способу-прототипу. Прагнення поліпшити результати рідинної обробки за рахунок росту питомих витрат розчину ще більш ускладнює ситуацію, викликаючи ріст гідравлічного опору пакування, фільтраційні деформації її тіла, пресуючу дію гідродинамічного напору потоку на шари, що в сукупності приводить до значного росту нераціональної частини витрат енергії і погіршенню умов масообміну в контактних площадках. Крім того, використання цього способу економічно доцільно тільки при обробці великих партій пакувань. Задачею винаходу є створення способу рідинної обробки текстильних пакувань, який, завдяки своїм технологічним можливостям, дозволив би поліпшити якість рідинної обробки за рахунок поліпшення умов масообміну в ділянках зниженої пористості і зменшити швидкість циркулюючого потоку. Рішення поставленої задачі досягається в результаті того, що в способі рідинної обробки текстильних пакувань шляхом попереднього вакуумування, нагрівання і створення примусової циркуляції обробного розчину в радіальному напрямку тіла пакування, циркуляцію здійснюють з одночасною періодичною зміною осьового розміру тіла пакування шляхом прикладання зворотно-поступальних протилежно спрямованих механічних коливань по нормалі до торцевих поверхонь пакування. У порівнянні з прототипом, у якому циркуляція обробного розчину крізь тіло пакування здійснюється з відносно високою швидкістю, що викликано прагненням до досягнення максимальних питомих витрат обробного розчину з метою подолання труднощів одержання якісної продукції, і вимагає великих нераціональних витрат енергії і часу, у пропонованому способі в процесі циркуляції додатково здійснюють періодичну зміну осьового розміру тіла пакування, що дозволяє поліпшити умови масообміну в контактних площадках перетинання витків нитки і, тим самим, поліпшити якість обробки з можливістю одночасного зменшення швидкості циркулюючого потоку. Зменшення швидкості циркулюючого потоку досягається також завдяки можливості використання обробної ванни дуже низького модуля, до 1:1, що дозволяє зменшити кратність циркуляції з одночасним поліпшенням якості і прискоренням обробки, у той час як у прототипі модуль обробної ванни складає величину не менш 1:10. У результаті періодичної зміни осьового розміру тіла пакування відбувається активізація омивання обробним розчином контактних площадок у структурі пакування внаслідок виникнення додаткової складової швидкості руху рідини щодо витків нитки за рахунок почергового всмоктування і витиснення розчину, що поліпшує умови масообміну в контактних площадках. Крім того, зміна осьового розміру пакування приводить до зміни кута схрещування витків, зміни натягу витків і, отже, зміні тиску в контактних площадках, що сприяє відновленню розчину в застійних зонах поблизу контактних площадок і активізації процесів масообміну в самих контактних площадках. Додатковий позитивний ефект досягається за рахунок динамічного перекомпонування контактних площадок, викликаного їхнім взаємним мікропереміщенням, у ході якого відбувається оголення поверхні контактних площадок. Пропонований спосіб рідинної обробки здійснюють у наступному порядку. Тіло пакування вакуумують, потім піддають впливу зворотно-поступальних протилежно спрямованих механічних коливань, прикладених по нормалі до торцевих поверхонь пакування, що приводить до періодичної зміни осьового розміру тіла пакування, і одночасно створюють примусову циркуляцію обробного розчину крізь тіло пакування, тим самим забезпечуючи сприятливі умови для протікання процесів масообміну в структурі пакування. Після цього пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню, чим досягається значне прискорення масообмінних процесів. Приклад: бавовняну нитку офарблюють активним барвником у пакуванні бобинної структури хрестового намотування масою 1кг за пропонованим способом. Для цього пакування спочатку піддають вакуумуванню при розрідженні 0,08МПа, потім створюють примусову циркуляцію обробного розчину крізь тіло пакування з одночасним наданням зворотно-поступальних протилежно спрямованих механічних коливань частотою 10Гц і амплітудою 5мм, прикладених по нормалі до торцевих поверхонь пакування, протягом 7 хвилин. Після цього пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню. Пропонований винахід «Спосіб рідинної обробки» може знайти застосування в текстильній промисловості, зокрема, у таких процесах рідинної обробки текстильного матеріалу в пакуваннях, як відварка, біління і фарбування. Пропонований винахід у порівнянні з існуючими технічними рішеннями дозволяє поліпшити якість рідинної обробки пакувань, підвищити гнучкість технологічного процесу, зменшити питомі витрати енергії, при цьому стає доцільною рідинна обробка малих партій пакувань аж до індивідуальної при дуже низькому модулі ванни.