纤维素黏度测量结果的统一方程拟合.pdf
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1、南 通 职 业 大 学 学 报圆园23 年Lyocell 纤维俗称“天丝”,具有棉的舒适性、涤纶的强度、毛织物的豪华美感和真丝的独特触感及柔软垂坠,在干湿状态下均极具韧性,且湿强力远胜于棉。在 Lyocell 纤维生产过程中,需用溶doi:10.3969/j.issn.1008-5327.2023.02.019南通职业大学学报允韵哉砸晕粤蕴 韵云 晕粤晕栽韵晕郧 灾韵悦粤栽陨韵晕粤蕴 UNIVERSITY第 37 卷第 2 期圆园23 年 6 月灾燥造援37 晕燥援2Jun.2023收稿日期院2022-07-24作者简介院施龙生(1952),男,江苏启东人,助理工程师,总经理,主要研究方向为高
2、聚物聚合反应、预热、脱挥装备研发。纤维素黏度测量结果的统一方程拟合施龙生1,张鸿晨2渊1.启东市巨龙石油化工装备有限公司 总经理室袁 江苏 启东 226200曰2.南通职业大学 机械工程学院袁 江苏 南通 226007冤摘要院 在 Lyocell 纤维生产过程中,需要用溶解木浆作为纤维素原液,由于纤维素原液的黏度极高,在生产设备内部流动过程中产生的流阻极大。大量实验研究证实,纤维素原液黏度主要与流体剪切速率及温度有关。为研究纤维素原液的黏度随温度变化关系,为纤维素生产设备的工艺设计提供依据,对某型纤维素原液黏度在 5 组温度下与应变速率的关系进行测量,并将测量结果回归为黏度应变速率方程,将方程
3、中的系数和指数视为温度参变数,对方程进行拟合,为编制纤维素冷却器自动设计程序提供算法基础。关键词院 纤维素黏度;流变学方程;拟合中图分类号院 TQ34文献标志码院 A文章编号院 1008-5327渊2023冤02-0086-04Unified Equation Fitting of Measurement Resultsof Cellulose ViscositySHI Long-sheng1,ZHANG Hong-chen2(1.General Manager Office,Qidong Julong Petrochemical Equipment Co.,Ltd.,Qidong 22620
4、0,China;2.School of Mechanical Engineering,Nantong Vocational University,Nantong 226007,China)Abstract:Dissolved wood pulp is used as the cellulose stock solution in the production of Lyocell fibers.Ascellulose stock solution has extremely high viscosity,which generates great flow resistance during
5、the internalflow of the production equipment.Numerous experimental studies have confirmed that the viscosity ofcellulose stock solution is mainly related to the shear rate and temperature of the fluid.In order to study therelationship between the viscosity of cellulose stock solution and temperature
6、 so as to provide a basis for theprocess design of cellulose production equipment,the relationship between the viscosity of a certain type ofcellulose stock solution at five groups of temperatures and the different strain rates are measured,and themeasurement results are regressed to the viscosity-s
7、train rate equation at five measured temperatures.Takingthe coefficients and exponents in the five viscosity-strain rate equations as the temperature parameters,thefive equations are fitted,which provides an algorithm basis for subsequent computer-automated designprogram of cellulose cooler.Keywords
8、:viscosity of cellulose;rheological equation;fitting86第 2 期解木浆作为纤维素原液。由于纤维素原液的黏度极高,在生产设备内部流动过程中,将产生极大的流阻。装备厂家开发 Lyocell 纤维生产装备如反应设备、换热设备时,需要计算设备的工作压降、搅拌功率、传热系数、换热面积等,其前提是必须掌握 Lyocell 纤维素的流变学性能数据。为更好地使用相关性能测试数据进行装备设计,可采用数学方法将数据统一拟合成流变学方程,便于编制算法程序,进行计算机辅助设计。大量实验研究证实,纤维素原液的黏度主要与流体的剪切速率及温度有关。本文拟针对浙江大学化学
9、工程联合国家重点实验室(以下均简称“测定方”)所提供的纤维素流变学测定结果,探究统一方程拟合的思路和过程。1纤维素流变学测定结果介绍流变学是研究流体在受到外力作用时产生形变和流动的科学 1。流变学的发展起源于高聚物加工的需要,高聚物流变学是材料流变学的主要组成部分 2。对于 Lyocell 纤维溶液体系,通过流变学研究,可了解纤维素溶液的组成、聚集态结构等因素对流变性的影响,进而指导纤维素加工工艺的制订。在生产中衡量高聚物流动性的指标通常有熔融指数及表观黏度 3 两种。对于不同熔融聚合物,由于实际测定时所控制的条件不同,不能用熔融指数的大小直接比较流动性的好差。表观黏度是根据高聚物(或浓溶液)
10、直观流动情况测得的黏度,对各种不同熔体黏度的比较很有意义 3。本文研究对象即为测定方提供的表观黏度数据。一般可采用毛细管黏度计、落球式黏度计、旋转黏度计等进行黏度测定。毛细管黏度计广泛用于测定聚合物稀溶液的相对黏度;落球式黏度计只能用于测定牛顿型液体黏度;扭矩式流变仪是可以模拟加工工艺参数、温度、压力和扭矩的测试仪,广泛应用于高聚物及其复合材料开发和加工质量的控制。此次测定方所用 HAAKE VT550 流变仪为旋转黏度计。杨秀琴等 1 研究了温度对纤维素溶液表观黏度的影响,不同温度下木浆纤维素水溶液的表观黏度变化如图 1 所示。图 1 中,为使图形处理更合理直观,横坐标为剪切速率取对数,单位
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