（紡織化學與染整工程專業(yè)論文）無紙熱轉(zhuǎn)移機正常運行的影響因素分析[紡織化學與染整工程專業(yè)優(yōu)秀論文].pdf

北京服裝學院2 0 0 8 屆顧+ ：學位論艾 無紙熱轉(zhuǎn)移機正常運行的影響因素分析 摘要 本論文主要以無紙熱轉(zhuǎn)移印染機中的熱轉(zhuǎn)移區(qū)為研究對象，首先研究了 經(jīng)過熱轉(zhuǎn)印后殘留在金屬環(huán)帶上的印漿( 簡稱殘物) 清除效果及其影響因素， 包括清除效果的因素分析、清除效果的表征熱轉(zhuǎn)印溫度和印漿種類對清除 效果的影響和印漿添加劑對清除效果的影響。結(jié)果表明：隨著溫度的升高， 清除率逐漸下降，隨著溫度的降低，清除率逐漸升高。但是并不能只依靠溫 度的降低來提高清除率。因為熱轉(zhuǎn)印就是依靠染料的升華來實現(xiàn)印花的，若 溫度降到染料的升華點以下，則無法實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)印。 其次通過試驗對熱轉(zhuǎn)移區(qū)進行熱量衡算，包括以下內(nèi)容：干燥區(qū)帶入的 熱量，碳化硅遠紅外通過輥子傳給熱轉(zhuǎn)印區(qū)的熱量，金屬環(huán)帶帶出的熱量， 印漿中水汽化消耗的熱量，通過保溫板帶出轉(zhuǎn)印區(qū)的熱量，印漿中染料升華 消耗的熱量共六方面。專用印漿的轉(zhuǎn)移率，其中的染料升華能對計算染料的 升華吸收的熱量是必不可少的，而現(xiàn)有資料難以查到相關(guān)數(shù)據(jù)，所以做了這 部分實驗。試驗結(jié)果表明：染料黃t y 一5 4 和紅t r 一6 0 在轉(zhuǎn)印區(qū)的有效轉(zhuǎn)移率 分別是5 2 4 9 和4 4 4 7 ，相應(yīng)的升華熱分別為：染料黃t y 一5 4 的升華熱 h = 8 2 7 8 0 8 j g ，染料紅t r 一6 0 升華熱h = 1 5 9 0 5 6 5 j g ；無紙機運行階段( 不 是升溫階段) 所需的功率是6 5 5 9 千瓦，而熱轉(zhuǎn)印區(qū)加熱板的額定功率是6 3 千瓦，實際消耗功率比額定功率多出2 5 9 千瓦。 最后提出了金屬環(huán)帶從熱轉(zhuǎn)印區(qū)帶出的熱量回收方案，并作了粗略的計 算。計算結(jié)果表明，通過這樣的回收系統(tǒng)回收的熱量能夠供花型印刷區(qū)的干 北京j j l 裝學院2 0 0 8 屆碩e 學位論文 燥。這些結(jié)果可以作為無紙樣機改造的參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：無紙熱轉(zhuǎn)印，熱量衡算，印漿，轉(zhuǎn)移率，清除率 北京服技學院2 0 0 8 屆壩i 學位論文 t h ea n a l y s i so nt h ef a c t o ri n f l u e n c i n g p r o c e s sf o rt h ep a p e r l e s sh e a tt r a n s f e rp r j n t i n gm a c h i n e a b s t r a c t t h eh e a tt r a n s f e ra r e ai np a p e r l e s sh e a tt r a n s f e rp r i n t i n gm a c h i n e i st h e l a i nr e s e a r c ho b j e c ti nt h i sp a p e r f i r s t l y ，t h ec l e a n i n ge f f e c t o fp r i n tp a s t er e j n a i n e do nt h ef e r r u l ea f t e rt h eh e a tt r a n s f e rp r i n t i n g a n di t si n f l u e n c ef a c t o r sa r es t u d i e d ， i n c l u d i n ga n a l y s i so fc l e a n i n g e f f e c t f a c t o r s ， t h e r e p r e s e n t a ti o n o f c l e a r i n ge f f e c ta n dt h e i n f l u e n c eo ft h et e i n p e r a t u r eo fh e a tt r a n s f e rp r i n t i n g ， t h ev a r i e t y o fp r i n tp a s t ea n dp r i n tp a s t ea d d i t i v e st oc l e a r i n ge f f e c t t h e r e s u l t si n d i c a t et h a tt h es c r a p i n gr a t ed e c r e a s e sa st h et e m p e r a t u r e r i s e ，a n dt h es c r a p i n gr a t er i s e sc o n t r a r i l ya st h et e i n p e r a t u r e d e s c e n d s h o w e v e r ， i ti su n a d v i s a b l eo n l yt or e l yo nt h et e m p e r a t u r e t oi m p r o v i n gt h es c r a p i n gr a t eb e c a u s et h eh e a tt r a n s f e rp r i n t i n g d e p e n d so ns u b l i m a t i n go fp r i n td y e s t u f f s i ft h et e m p e r a t u r ef a l l s b e l o wt h es u b l i m a t i n gp o i n to ! fp r i n td y e s t u f f s ， i t i si m p o s s i b l et o c a r r yo u tt h eh e a tt r a n s f e rp r i n t i n g s e c o n d l y ，c a l o r i ci nt h eh e a tt r a n s f e ra r e ai sb a l a n c e d ，i n c l u d i n g t h ec a l o r i ct a k e ni n t ot h ed r ya r e a ，t h ec a l o r i cs e n tt ot h eh e a t t r a n s f e ra r e ab yc a r b o r u n d u mf a r i n f r a r e dt h r o u g ht r o l l e y ，t h ec a l o r i c t a k e na w a yb yf e r r u l e ，t h ec a l o r i c1 0 s tw h il ew a t e rb o i1i n ga w a yf r o m p r i n tp a s t e ，t h ec a l o r i ct a k e na w a yf r o mt h eh e a tt r a n s f e ra r e at h r o u g h i n s u l a t i n gp l a t ea n dt h ec a l o r i c1 0 s tw h i l ed y e s t u f fs u b l i m a t i n gf r o m t h ep r i n tp a s t e t os t u d yt h et r a n s f e rr a t eo fp r i n tp a s t e ，t h ed y e s u b l i m a t i n ge n e r g yi sn e c e s s a r yf o rc a l c u l a t i n gt h ec a l o r i ca b s o r b e d b yp r i n td y e s t u f f sw h i l es u b l i m a t i n g b u ti t i sd i f f i c u l tt of i n dt h e 3 北京服裝學院2 0 0 8 屆顧i ：學位論義 r e l a t e dd a t af r o me x i s t i n gd a t u m ， s ot h i se x p e r i m e n ti sc a r r i e do u t t h er e s e a r c hr e s u l t ss h o wt h a tt h ee f f e c t i v et r a n s f e rr a t e so fd i s d e r s e d y ey e l l o wt y 一5 4a n dr e dt r 一6 0i nt h et r a n s f e rp r i n ta r e aa r e5 2 4 9 a n d4 4 4 7 r e s p e c t i v e l y t h ep r i n td y e s t u f fs u b l i m a t i n gc a l o r i e so f t h ed y e s t u f fy e l l o wt y 一5 4a n dr e dt r 一6 0i s8 2 7 8 0 8 j ga n d1 5 9 0 5 6 5 j g r e s p e c t i v l y ：t h ep o w e ri s6 5 5 9 k wa tt h er u n n i n gp r o c e s s ( n o ta tt h e c a l e f a c t i v ep r o c e s s ) o ft h ep a p e r l e s sh e a tt r a n s f e rp r i n t i n gm a c h i n e ， t h er a t i n gp o w e ro ft h eh o tp l a t ei nt h eh e a tt r a n s f e rp r i n t i n ga r e a i s6 3 k w t h e r e f o r e ， t h ef a c t u a ll o s td o w e ri s2 5 9 k wm o r et h a nt h e r a t i n gp o w e r f i n a l l y ，t h er e c y c l i n gp r o j e c to fc a l o r i ct a k e na w a yf r o mt h eh e a t t r a n s f e rp r i n t i n ga r e ab yt r o l l e yi sp r o p o s e d t h er o u g hc a l c u l a t i n g r e s u l ts h o w st h er e c y c li n gs y s t e mc a np r o v i d ee n o u g hc a l o r i cf o rd r y i n g t h ep r i n t i n ga r e a ，w h i c hc a nb er e f e r e n c e dw h i l ei m p r o v i n gt h e p a p e r l e s sm a c - h i n e k e yw o r d s ：p a p e r l e s sh e a tt r a n s f e rp r i n t i n g ，h e a tb a l a n c e ， t r a n s f e r r a t eo ft h ed y e s t u f f ， s c r a pi n gr a t e 4 原創(chuàng)牲聲賈 率人鄭重聲明：辨呈交魏警使論文，是本人在導努靜撩導下，獨立避行磅 窩工俸掰聯(lián)蔣靜藏慕。豫文卡b 綴注鹱雩 熏螅蠹容癸，零淪文不含強耱箕縫令 人或熊體已經(jīng)發(fā)表斌撰寫過的作晶成果。對本文的研究做出照要貢獻| i 勺個人和 集薄，攙暑在文孛馭璞臻方式標裙。零又完全意談裂本聲鼷瀚法簿結(jié)黎凼本又 承援。 擎顯論文搏砉簽名： 家磺簽字魏蘩：撕7 年? 三撼招 | 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 學位諗文露黌完金了簿囂察黢裝學輦奏芙稼藩幫楚襄攀霞遺文瑟惑定，霉： 研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北柬服裝學院。學校有權(quán) 保留并向國家有關(guān)榔門或機構(gòu)遂交論文的復印件和磁盤，兔許學位論文被查閱 露 蹙鼴；學蔽霹戳公布擎位穗文蕊全幫蓑幫努凌容，露強兔誨栗瑟甏固、縮霉 或其它復制手段保存、匯編學惋論文。 ( 煤密的學位諏文在解密屆邋用本授權(quán)書) 學位論文作者簽名：；k1 鄧蹲師簽名 主氣2f 乩 簽字黧麓；了零? 羹 ；窶漆字簍蘩：勰7 年王囂躇囂 學位論文攆者畢業(yè)麟去向： 工露肇蕊； 通訊地址： 魄話： 郵犏： 北京服裝學院0 5 級畢業(yè)論史 日u舌 隨著科學技術(shù)的進步和人類社會的發(fā)展，人們也越來越關(guān)注科技帶來的生態(tài)和經(jīng)濟方 面的不良后果。中國是紡織品出口大國，紡織工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的位置，而 印染是紡織工業(yè)中重要的一環(huán)，要解決印染廢水的污染，不能只重視末端治理，而應(yīng)該是 標本兼治，通過工藝革新從根本上解決問題，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生廢水，走保護環(huán)境的路線。 印染屬于高耗水和高污染行業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染行業(yè)的年耗水量超過1 0 0 億噸印染行業(yè)不僅耗水多，而且因其廢水成分復雜多變、色度深、堿性大而極難處理 顯然，從可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，傳統(tǒng)印染業(yè)的改革勢在必行。熱轉(zhuǎn)移印花是2 0 世紀6 0 年代發(fā)展起來的一種印花新工藝，被認為是紡織行業(yè)中繼活性染料之后最重要的發(fā)明和印 花工藝史上的一次革命。這種工藝與傳統(tǒng)工藝相比，省時2 5 、省廠房和入力l 3 、省水 4 5 、降低次品率2 3 。因此熱轉(zhuǎn)移印花一度成為國際性的研究熱點，但是這種工藝存在 兩大缺點： 1 要使用大量的印花紙，存在間接耗水和水污染問題； 2 只能用于滌綸織物，應(yīng)用范圍受局限，市場占有率很低( 全球平均約4 ) 。 為了解決熱轉(zhuǎn)印工藝的間接耗水和污染問題，本課題組提出用金屬箔替代紙張作熱轉(zhuǎn) 移基材。經(jīng)過十幾年的研究，現(xiàn)已經(jīng)形成國際首創(chuàng)的無紙熱轉(zhuǎn)印技術(shù)體系( 以下簡稱無紙 工藝) 。無紙工藝不但可免除因造紙和廢紙再生所造成的耗水和廢水排放問題，而且還能 夠大幅度降低生產(chǎn)成本( 初步估計在1 5 以上) ，具有十分良好的工業(yè)應(yīng)用前景”1 。 無紙工藝是在無紙熱轉(zhuǎn)移印染機上( 以下簡稱無紙機) 實現(xiàn)的，其工藝過程為：環(huán)形 金屬環(huán)帶( 以下簡稱金屬環(huán)帶) 首先在印刷區(qū)印上花紋；再移動到熱轉(zhuǎn)印區(qū)入口與待印織 物貼合并同步經(jīng)過熱轉(zhuǎn)印區(qū)，在此過程中金屬環(huán)帶上的花紋被轉(zhuǎn)印到待印織物上，在熱轉(zhuǎn) 印區(qū)出口處印花織物與金屬環(huán)帶脫離：余屬環(huán)帶繼續(xù)向前移動至殘物清除和i 糾用區(qū)，在此 區(qū)域金屬環(huán)帶上的殘物被清除干凈( 清除下來的殘物待回用) ，潔凈的金屬環(huán)帶繼續(xù)循環(huán) 至花紋印刷區(qū)，開始新的循環(huán)無紙機就是靠會屬環(huán)帶如此周而復始的循環(huán)來實現(xiàn)無紙工 藝的”。由此工藝過程可以看出，若要使無紙機良好地運行，需要合理的主機結(jié)構(gòu)，以及 符合無紙工藝要求的會屬環(huán)帶材料和接縫性能、熱轉(zhuǎn)印區(qū)的溫度及其穩(wěn)定性、殘物清除效 果。盡管目前已經(jīng)完成無紙樣機的試制，但金屬環(huán)帶的循環(huán)難以連續(xù)，主要原因有二：一 是會屬環(huán)帶上的殘物清除不理想：二是熱轉(zhuǎn)印區(qū)的溫度難以恒定。 無紙機原有的清墨系統(tǒng)是采用凹版印刷機上常用的刮墨方式，即用金屬刮刀刮除金屬 北京服皺學院2 0 0 8 屐碩j ：學位論文 板面的殘物。目前的清墨情況是局部不干凈，不是整個版面不干凈( 如沿運行方向出現(xiàn)條 紋) 。這曉明刮刀與會屬環(huán)帶接觸不均，只要接觸著就能清除干凈。這應(yīng)該是刮刀精度不 夠或金屬環(huán)帶表面不平引起，此外還存在金屬刮刀損壞金屬板面的現(xiàn)象。要使金屬環(huán)帶長 期循環(huán)使用，清墨問題必須解決，而且要設(shè)法去除金屬刮刀，以免由此影響會屬環(huán)帶的使 用壽命。 在無紙機中有兩處加熱源：一是印刷區(qū)的印漿干燥系統(tǒng)，干燥溫度在2 0 和1 0 0 之 日j 可調(diào)，通常在8 0 下操作；二是熱轉(zhuǎn)印區(qū)，熱轉(zhuǎn)印溫度在1 8 0 到2 5 0 之間。金屬環(huán)帶 每循環(huán)一次，就要經(jīng)過4 0 1 0 0 2 3 0 4 0 這樣大幅度的溫變，在此溫變 過程中金屬環(huán)帶要吸收和釋放大量熱量。由此可見，若要保證各區(qū)域的溫度及其穩(wěn)定性， 必須進行合理的熱量衡算，否則有可能出現(xiàn)兩種情況：設(shè)計功率偏低，難以保證j 下常運行； 設(shè)計功率偏高，浪費能源，甚至浪費空問和材料。由于金屬環(huán)帶循環(huán)過程從熱區(qū)帶出大量 的熱，若是不進行回收，那么這些熱量就被散失到大氣中，造成熱源損失，同時又會提高 生產(chǎn)成本“1 。 本論文旨在通過對熱轉(zhuǎn)印區(qū)的粗略熱量衡算，比較深入地分析出熱轉(zhuǎn)印區(qū)溫度不恒定 的原因，進而提出改進措施；通過試驗研究熱轉(zhuǎn)印工藝及印漿種類對金屬環(huán)帶上殘物清除 效果的影響，并初步試驗改進方案，以期為無紙工藝的深入研究提供參考依據(jù)。 2 北京j j 教學院2 0 0 8 屆顧，卜學位論文 1 1 轉(zhuǎn)移印花 1 1 1 轉(zhuǎn)移印花簡介 1 文獻綜述 轉(zhuǎn)移印花是一種無液相介質(zhì)的干法印花工藝。印花時，先將印花用染料制成色墨( 染 料和印刷印漿調(diào)制而成的印花著色劑) ，再用印刷的方法，將色墨印刷到轉(zhuǎn)印紙上，這種 印上色墨的轉(zhuǎn)印紙被稱為花紙，再將花紙f 面緊貼被印織物，通過高溫加壓，使色墨中染 料升華為氣相，聚集在織物表面，迸而滲入纖維內(nèi)部，此法為升華轉(zhuǎn)移法。實質(zhì)上可以認 為是染料發(fā)生熱轉(zhuǎn)移的氣相染色法；另一種方法為脫膜轉(zhuǎn)移法，就是將花紙緊貼織物，通 過高溫高壓和有機溶劑作用，使花紙上印漿層剝離而轉(zhuǎn)移到織物上的方法；還有一種濕法 轉(zhuǎn)移印花工藝，該工藝是將活性染料制成色墨，并通過印刷的方法將色墨印制在經(jīng)過特殊 處理的紙張上制成濕轉(zhuǎn)移花紙，再將此花紙與經(jīng)堿處理的濕的白棉布相貼并同步經(jīng)過濕轉(zhuǎn) 印機，在濕轉(zhuǎn)移機中紙上的花紋被轉(zhuǎn)移到織物上，帶花紋的織物經(jīng)過十余個小時冷堆反應(yīng) 再皂沈水洗【”。 1 1 2 熱轉(zhuǎn)移印花的歷史與現(xiàn)狀 2 0 世紀2 0 年代末和3 0 年代初熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)專利問世，5 0 年代木出現(xiàn)了工業(yè)化熱 轉(zhuǎn)移印花生產(chǎn)的專利，1 9 6 8 年已有商業(yè)化的轉(zhuǎn)移印花產(chǎn)品出售。對于這種印花方法，發(fā) 達國家曾寄予很大希望，r 本武部猛氏曾預計到8 0 年代可以達到印花布總產(chǎn)量的2 0 7 4 。 事后證明，非但沒有達到這樣的比例，反而停滯徘徊。但在我國，由于熱轉(zhuǎn)移印花生產(chǎn)方 式簡單和“上馬”容易，非常適合農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，因此在8 0 年代中期得到了空f j i f 發(fā)展。 無論是從生產(chǎn)規(guī)模，還是從生產(chǎn)數(shù)量上來看，很可能已處于世界前列”1 。 至今，熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)已成為一種較成熟的印花技術(shù)，不過這只是對合成纖維織物而 言”1 ，在棉、毛、麻、絲等天然纖維上進行熱轉(zhuǎn)移印花的技術(shù)離工業(yè)化生產(chǎn)尚有一定的差 距。 為了擴展這種印花技術(shù)的應(yīng)用面，研究者仔細分析了合成纖維和天然纖維織物之間 北京艇裝學院2 0 0 8 屆頎1 學位論文 的差異，并在研究開發(fā)棉纖維熱轉(zhuǎn)移印花時，模擬分散染料熱轉(zhuǎn)移印制滌綸纖維的機理， 對棉纖維進行一定的處理，以提高它對分散染料的親和力及向纖維內(nèi)部的擴散“1 ：或印制 特殊專用印花紙來實現(xiàn)棉纖維的熱轉(zhuǎn)移印花4 1 。 對于提高棉纖維對分散染料的親和力，國內(nèi)外采用的主要方法有：纖維素的變性、界 面聚合及樹脂預處理法”1 。其中纖維素的變性有日本敷島紡織公司“s h i k i u n i ”法，即 苯甲酰氯法。據(jù)有關(guān)資料介紹，這種方法處理后的棉織物經(jīng)熱轉(zhuǎn)移印花后，得色量和鮮艷 度均能達到滌綸織物的水平，且染色牢度優(yōu)良，但這種方法的缺點是苯甲酰氯的刺激性和 腐蝕性較大，而且用量高，因此產(chǎn)生諸如傷害人體，污染空氣，腐蝕設(shè)備等一系列公害， 且工藝復雜，還不是一種理想的處理方法。 界面聚合法：瑞士s u b l i s t a t i c 公司、英國h o l l i d a y 公司對此有所研究，美國專利 u s 3 0 2 ，0 0 8 ( 1 9 8 1 ) 是將二酰氯與在有機溶劑中或在水溶液中加入的二胺類在織物上就地聚 合，使纖維改性，其熱轉(zhuǎn)移印花的轉(zhuǎn)移率較高。據(jù)印度r b cc h a v a n 介紹，采用雙酚a 等的界面聚合法染料最高轉(zhuǎn)移率高達6 2 ，水洗牢度2 3 級，但手感較差。樹脂預處理法 是棉織物熱轉(zhuǎn)移印花中最實際、最有效的方法，在印花的同時又獲得整理效果，是目前棉 織物熱轉(zhuǎn)移印花有限工業(yè)化的唯一方法，已有大量專利。據(jù)a d r 報道，可用的樹脂有二羥 基脲、二甲氧基甲基脲、甲氧基甲基密胺，等等。如果在處理液中加入高沸點的聚乙二醇 ( 分子量2 0 0 6 0 0 ) ，聚乙二醇會作為交聯(lián)劑，峰牢地固定在纖維上，這樣能明顯提高染 料轉(zhuǎn)移率”1 。但這種方法仍然存在著缺點，就是印花織物在穿著過程中，會釋放甲醛，不 符合環(huán)保的要求”。 除以上幾種主要方法外，還有一些其他的方法。例如：在印度新德罩的技術(shù)研究所的 紡織技術(shù)室里，研究開發(fā)了一種使用色酚一色基組合物對棉織物進行濕轉(zhuǎn)印的方法，可得 到深色和較好的牢度。據(jù)稱此方法比用活性染料對棉織物進行濕轉(zhuǎn)印的方法有利，即有可 能用一類染料轉(zhuǎn)印聚酯棉紡混合物，這方面的進一步研究工作尚在進行中。同本東京農(nóng)業(yè) 工藝大學還研究了棉織物用活性分散染料在真空下的熱轉(zhuǎn)移印花，但轉(zhuǎn)印后必須汽蒸，以 獲得最好的效果埃及開羅國家研究中心的紡織研究部研究了一種新的熱轉(zhuǎn)移印花法，即 將尼綸6 織物經(jīng)分散染料或棉織物經(jīng)分散活性染料篩網(wǎng)印花干燥后，作為熱轉(zhuǎn)印的基織 物，以代替常規(guī)用的熱轉(zhuǎn)印紙，熱轉(zhuǎn)印后，被熱轉(zhuǎn)印的尼綸6 的基織物上可同時獲得印花 【l o 4 北京月技皴學院2 0 0 8 屆順 ：學位論文 1 2 轉(zhuǎn)移印花分類及其工藝原理 1 2 1 轉(zhuǎn)移印花的分類 目前的轉(zhuǎn)移印花方法大致分為以下三種： ( 1 ) 熱轉(zhuǎn)移，也稱干轉(zhuǎn)移，主要使用分散染料； ( 2 ) 脫膜轉(zhuǎn)移印花，主要使用涂料和熱熔樹脂： ( 3 ) 濕法轉(zhuǎn)移印花，主要使用活性染料、直接染料與酸性染料等。 1 2 2 各類轉(zhuǎn)移印花原理 熱轉(zhuǎn)移印花原理： 熱轉(zhuǎn)移印花( 也叫升華轉(zhuǎn)移印花，或稱升華法) 是指經(jīng)熱轉(zhuǎn)移印花紙在熱能的作用下 將染料轉(zhuǎn)移到織物上的印花工藝過程。它是根據(jù)一些分散染料的升華特性，選擇1 5 0 一2 3 0 內(nèi)升華的分散染料，將其與漿料混合制成“色墨”，再根據(jù)不同的設(shè)計圖案要求， 將“色墨”印刷到轉(zhuǎn)移紙上( 這是一種紙，故稱轉(zhuǎn)移紙) ，然后將印有花紋圖案的轉(zhuǎn)移紙 與織物密切接觸，在控制一定的溫度、壓力和時間的情況下，染料從印花紙轉(zhuǎn)移到織物上， 經(jīng)過擴散作用進入織物內(nèi)部，從而達到著色的目的。熱轉(zhuǎn)移就是利用分散染料的升華特性， 使用分子量為2 5 0 一4 0 0 、顆粒直徑為o 2 2 微米的分散染料與水溶性載體( 如海藻酸鈉) 或醇溶性載體( 如乙基纖維素) ，油溶性樹脂制成印漿，在2 0 0 一2 3 0 。c 的熱轉(zhuǎn)移印花機上 熱壓2 0 3 0 秒，使分散染料轉(zhuǎn)移到滌綸等合成纖維上。升華法一般經(jīng)歷三個過程：在轉(zhuǎn)移 過程發(fā)生前，全部染料都在紙上的印膜中，被印花織物和空氣隙中的染料濃度為零，空氣 隙的大小取決于織物的結(jié)構(gòu)、紗支和轉(zhuǎn)移壓力；在轉(zhuǎn)移過程中，當紙達到轉(zhuǎn)移溫度時，染 料開始揮發(fā)或升華，并在紙與纖維問形成濃度差，當被印花織物達到轉(zhuǎn)移溫度時，在纖維 表面開始了染料吸附，直至達到一定的飽和值。由于染料從紙到纖維的轉(zhuǎn)移是持續(xù)進行的， 其吸附速率取決于染料擴散到纖維內(nèi)部的速率。為了使染料能定向擴散，往往在被染物的 背面抽真空，使染料達到定向擴散轉(zhuǎn)移1 。升華法在織物的印花環(huán)節(jié)一般不需要經(jīng)過濕處 理，可節(jié)約能源和減輕處理污水的負荷。 脫膜轉(zhuǎn)移印花法： 脫膜轉(zhuǎn)印紙由底紙、釋放膜和印墨三層組成，釋放膜對紙和印墨層有一定粘著力，熱 壓時，印墨層表面產(chǎn)生粘著性，使其對織物的粘著力大于對釋放膜的粘著力，印墨層便從 5 北京服裝學院2 0 0 8 屆碩i ：學位論文 轉(zhuǎn)印紙上剝離粘附到織物上，然后經(jīng)汽蒸或焙烘使染料固著在織物上，最后織物經(jīng)水洗和 烘干。 濕轉(zhuǎn)移法的基本原理： 濕轉(zhuǎn)移法是依賴活性染料對棉纖維的親和力，并在一定壓力下，使轉(zhuǎn)印紙上的 活性染料定向轉(zhuǎn)移到經(jīng)堿處理而溶脹的棉織物上，再經(jīng)一定時問的冷堆反應(yīng)使染料 與棉纖維之間形成化學鍵，達到固色目的。 1 3 熱轉(zhuǎn)移印花的優(yōu)缺點 熱轉(zhuǎn)移印花是無水加工中具有實際意義的一種印染方法，還有一個主要的特點是紙張 變形小，轉(zhuǎn)移印花大量應(yīng)用于服裝印刷，其主要優(yōu)點是： a 印花圖案具有花型逼真、花紋細致、層次清晰及立體感強的特點轉(zhuǎn)移印花可印制 自然風景及藝術(shù)性強的圖案。 b 可以直接對大小不等、表面不平、形狀各異的承印物進行印刷，能夠進行局部印 花，套色準確、花紋清晰精致，有利于增加花色品種，降低成本“。 c 印花設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、占地小、投資少、經(jīng)濟效率高的特點。由于設(shè)備是無張 力加工，適合于各種厚薄的印花。工藝簡單，生產(chǎn)周期短，可大幅度提高生產(chǎn)效率，也可 異地生產(chǎn)許多花色品種的織物。另外，熱轉(zhuǎn)移印花后不需后處理即可包裝出廠。 d 不存在環(huán)境污染問題。由于于法加工，不需水洗、蒸化、烘干等工序，因此無廢 氣和廢水排出。 e 熱轉(zhuǎn)印產(chǎn)品一般能承受5 0 水溫的洗滌，可在2 0 0 下反復熨燙，并可干洗、漂 白。 f 熱轉(zhuǎn)印技術(shù)簡單、易學，可迅速占領(lǐng)并擴大市場，可大幅度縮短新產(chǎn)品的試制周 期1 1 1 l 。 熱轉(zhuǎn)移印花雖然有不少優(yōu)點，但也存在一定的局限性和缺點目i j ，熱轉(zhuǎn)移印花工藝 還存在三大不足：其一，因為天然纖維和其他親水性纖維與熱轉(zhuǎn)移印花所用的染料之i 、日j 沒 有親和力，只限于印刷耐高溫的一部分合成纖維，如滌綸、錦綸、腈綸和醋酯纖維，而其 中只有滌綸最為合適，其他纖維用于熱轉(zhuǎn)移印花時其產(chǎn)品的鮮艷度、得色量及牢度等總是 美中不足；其二，用紙作熱轉(zhuǎn)移印花的基材，并沒有從根本上解決環(huán)境問題，因為造紙和 廢紙回收所造成的耗水和污染仍十分嚴重，雖然通過實踐和努力，可以采取少用、復用和 6 北京服裝學院2 0 0 8 屆碩卜學位論文 代用等辦法，但都不夠理想：其三，制版費昂貴，每套版的費用( 含版基) 為3 0 0 0 5 0 0 0 元人民幣，不能適應(yīng)個性化、小批量、多品種的發(fā)展需求“。 1 4 本課題組解決熱轉(zhuǎn)移印花缺點的基本思路 1 4 1 實現(xiàn)大然織物熱轉(zhuǎn)移e 9 花的基本方法 文獻報道的實現(xiàn)天然織物熱轉(zhuǎn)移印花的基本思路主要有：1 、封住天然纖維的親水基 團；2 、利用無毒的膨化劑膨化天然纖維；3 、疏水性涂料在天然纖維表明涂膜；4 、濕( 冷) 轉(zhuǎn)移印花這些方法的最大問題是：或失去天然纖維的良好性能，或達不到優(yōu)質(zhì)的印花效 果，或不能免除污水的困擾。 本課題組實現(xiàn)天然織物熱轉(zhuǎn)移印花的基本思路：l 、篩選或改性現(xiàn)有染料，使其符合 天然纖維熱轉(zhuǎn)移印花的要求，或開發(fā)新染料，這種新染料既能在一定溫度下升華又與親水 性纖維有較強的結(jié)合力；2 、運用架橋原理，將親水的纖維與疏水的染料之間建立連接的 橋梁。經(jīng)過多年的探索，終于研究成功具有良好架橋性能的架橋劑及其配套產(chǎn)品。 1 4 2 解決耗水和污染問題的基本方法 熱轉(zhuǎn)移印花是將印漿印到紙上，再通過熱從紙轉(zhuǎn)印到布上，在這一過程中用到了紙， 而造紙就出現(xiàn)了耗水和污染問題，怎樣解決昵，課題組提出不用紙，印刷中的媒介由以j j 的紙變成了金屬環(huán)帶，金屬環(huán)帶是可循環(huán)的，這樣省水省紙，也減少了對環(huán)境的污染。 用金屬環(huán)帶替代紙張的收思路難以在現(xiàn)有的熱轉(zhuǎn)移裝備上實現(xiàn)，所以必須開發(fā)相應(yīng)的機 器。 1 4 3 無紙熱轉(zhuǎn)移印花的染料特點 近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些染料具有致癌性，如“老三樣”中的分散黃2 3 號根據(jù)o k 0 一 t e x s t a n d a r d1 0 0 標準，其中分散黃1 、3 和9 號、分散橙3 號、分散紅1 ，1 1 和1 7 號以 及分散藍l 、3 和2 6 號也屬禁用的過敏性染料據(jù)說這些染料具有脂溶性，容易被人體皮 膚吸收選擇轉(zhuǎn)移印花染料必須對人體安全無害，不能單純考慮技術(shù)和經(jīng)濟因素。目前可 用于轉(zhuǎn)移印花的染料見表卜1 “。 熱轉(zhuǎn)移印花應(yīng)用的分散染料，其升華溫度應(yīng)低于纖維大分子的熔點及以不損傷織物強 度為原則，對滌綸較為合適的加工溫度為1 8 0 2 1 0 ，而在此溫度范圍內(nèi)，染料發(fā)生升 7 北京服裝學院2 0 0 8 屆碩l ：學位論文 華的品種其分子量大多在2 3 0 一2 7 0 之間。分子量在此范圍的分散染料一般有三類，快染 性分散染料：溫度在1 8 0 左右就能升華發(fā)色，溫度再提高，色澤起變化，而且邊緣會發(fā) 生滲化。良好性能的分散染料：溫度在1 8 0 2 1 0 范圍內(nèi)就能升華發(fā)色。發(fā)色曲線平坦， 上染時溫度的影響不大，是轉(zhuǎn)移印花較為適宜的分散染料。遲染性分散染料：在 1 8 0 一2 1 0 情況下染料不可能很好的升華、發(fā)色，如提高溫度，可以獲得良好發(fā)色這類 染料上染時對溫度的依賴性較強“”。 表卜l 可用于轉(zhuǎn)移印花的染料 根據(jù)以上情況，適用于熱轉(zhuǎn)移印花的染料應(yīng)具備以下條件： a 染料分子量一般不宜超過3 5 0 ，2 5 0 一2 7 0 之間較為合適。隨著熱轉(zhuǎn)移印花設(shè)備的 發(fā)展，對染料分子量范圍的限制也會進一步縮小。 b 熱轉(zhuǎn)移印花的染料必須在2 l o 以下充分升華、固著在纖維上，并能獲得良好的 水洗牢度和熨燙牢度。 c 熱轉(zhuǎn)移印花的染料受熱后能充分升華轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗳玖洗蠓肿?，凝聚在織物表面?并能向纖維內(nèi)部擴散。 d 熱轉(zhuǎn)移印花用的染料對熱轉(zhuǎn)移紙的親和力要小，對織物的親和力要大。 f 熱轉(zhuǎn)移印花的染料應(yīng)具備鮮飽、明亮的色澤。熱轉(zhuǎn)移到纖維上的染料色牢度符合 穿著要求；熱轉(zhuǎn)移到纖維上的染料的色澤鮮艷度好。 以上有些條件是相互矛盾的，例如容易熱轉(zhuǎn)移的染料往往水洗牢度較好，但熨燙牢度 較差，而熨燙牢度較好的染料卻不易熱轉(zhuǎn)移；另一方面各秘染科的升華點、熱轉(zhuǎn)移和擴散 性能接近，才符合生產(chǎn)要求“1 。 8 北京服裝學院2 0 0 8 屆碩f ：學位論文 1 4 4 印制熱轉(zhuǎn)移紙的色墨 熱轉(zhuǎn)移印花用熱轉(zhuǎn)移紙的印制，大多數(shù)采用凹版印刷和篩網(wǎng)印花的工藝和設(shè)備色墨 的組成有染料、載色劑、黏合劑等組成。色墨的制備足將以上三種成分混合后倒入膠體碾 磨機或三輥磨料機內(nèi)研磨，使染料均勻分布在色墨中。 a 載色莉 載色劑的作用是將染料均勻分布在色墨中，并將染料由印刷設(shè)備轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)印紙上的物 質(zhì)載色劑應(yīng)具備價廉、無毒、不燃燒的性能按此要求，以水最相宜。但熱轉(zhuǎn)移紙是由纖 維素組成，當選用水為載色荊時會使纖維發(fā)生膨脹，造成精細花紋的變形，并且因水蒸發(fā) 得慢，難以高速生產(chǎn)。如選用有機溶劑類載色劑時，雖對紙張變形小，色墨可印制精細花 紋，并有適合的揮發(fā)度，有利于較高速度生產(chǎn)的優(yōu)點，但有成本較高，又易燃燒的缺點。 使用時要嚴格注意，還可以采用油類載色劑，如高沸點油等，但高沸點油會使染料向轉(zhuǎn)印 紙張深處擴散，從而影響了轉(zhuǎn)印紙上的染料向織物上轉(zhuǎn)移的量。 b 粘結(jié)劑 粘結(jié)削是控制色墨黏度的物質(zhì)。黏結(jié)劑的用量過少，不能保證色墨的黏度，致使印刷 轉(zhuǎn)移紙效果不好，黏結(jié)劑用量過大，使染料由轉(zhuǎn)印紙向織物的轉(zhuǎn)移速度減慢，這就造成殘 留在轉(zhuǎn)移紙上的染料過多，按照使用載色劑的不同，黏結(jié)劑應(yīng)加以分別選擇，以水為載色 劑時，常用的合成龍膠或羧甲基纖維素為黏結(jié)劑；當使用有機溶劑或油類為裁色劑時可用 乙基纖維素為黏結(jié)劑。 目前使用較廣的熱熔的樹脂除聚酯外還有聚酰胺、醋酸乙烯共聚物和聚氨脂等。聚脂 熱熔膠主要成分是聚脂樹脂，聚脂樹脂足多元酸。與多元醇進行脂化而得聚酰氨熱熔膠 脂枯合力強，韌性、抗低溫與尼龍織品親和力尤佳，適合于制備尼龍轉(zhuǎn)移印花紙，乙烯一 醋酸乙烯共聚物熔點低，粘結(jié)力強，加入印刷印漿后適用生產(chǎn)轉(zhuǎn)移印花紙，聚氨脂熱熔膠 主要用于皮革和聚氫乙烯塑膠膠合。轉(zhuǎn)移印花由于待印織品不同，最好使用適合的熱熔膠 印漿。 熱轉(zhuǎn)移印花( 以下簡稱熱轉(zhuǎn)印) 的質(zhì)量很大程度上取決于印漿，目前市場上的熱轉(zhuǎn)印印 漿大多是溶劑型印漿。溶劑型印漿有污染，而且只能用于滌綸織物，本課題組自行開發(fā)的 熱轉(zhuǎn)印印漿具有兩大特性：一是以水作為溶劑，對環(huán)境友好；二是應(yīng)用性廣，除滌綸外， 也能用于天然纖維及其與滌綸的混紡織物“。 9 北京h 裝學院2 0 0 8 屆頓 學位論文 1 5 無紙熱轉(zhuǎn)移印花的現(xiàn)狀和前景 1 5 1 無紙熱轉(zhuǎn)移印花的現(xiàn)狀 前面已經(jīng)提到了熱轉(zhuǎn)移印花的研究歷史和現(xiàn)狀，也涉及了熱轉(zhuǎn)移印花的優(yōu)缺點熱轉(zhuǎn) 移印花工藝目前存在的三大不足，j 下是這三大問題制約了熱轉(zhuǎn)移印花工藝的應(yīng)用范圍，也 影響了它的進一步發(fā)展，若能解決這三大問題，熱轉(zhuǎn)移印花不僅能擴大應(yīng)用范圍，而且還 能成為真f 的清潔印染工藝。因此熱轉(zhuǎn)移印花一度成為國際性的研究熱點，我院( 北京服 裝學院) 從1 9 9 6 年開始了“熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)的應(yīng)用研究”，前期在原中國紡織總會的資助 下取得了工藝性研究的突破性進展，后期的工程化和產(chǎn)業(yè)化研究又得到國家8 6 3 計劃資源 與環(huán)境專項經(jīng)費的支持，在2 0 0 5 年底已從原理上實現(xiàn)了“無紙熱轉(zhuǎn)移印花工藝”。目前無 紙熱轉(zhuǎn)移印花機的開發(fā)研究工作已經(jīng)進入樣機的改造階段。 1 5 2 無紙熱轉(zhuǎn)移印花的前景 隨著人類社會各個領(lǐng)域的技術(shù)不斷向前發(fā)展，這些技術(shù)所帶來的生態(tài)和經(jīng)濟方面的后 果也越來越引起人們的關(guān)注。近幾年來，印染行業(yè)發(fā)展迅速，相繼開發(fā)了一系列在生態(tài)壞 保方面頗具發(fā)展?jié)摿Φ墓に嚰夹g(shù)然而，由于成本等各方面的原因，大多數(shù)印染企業(yè)使用 的還是傳統(tǒng)的印染工藝，傳統(tǒng)的印染行業(yè)屬高耗水、高污染的行業(yè)，由于印染廢水成份復 雜多變、色度大、堿性大、水溫水量變化大、c o d 變化大及b o d 極高而處理難度很大，致 使印染廢水的四l 用率僅為7 ，是全國五個高耗水行業(yè)中最低的：其廢水排放量約占工業(yè) 廢水總排放量的3 5 ，同時排放的廢水又會污染2 0 倍量的水體，要解決印染廢水的污染， 不能只重視術(shù)端治理，應(yīng)該“標本兼治”，通過工藝革新從根本上解決問題，不產(chǎn)生或少 產(chǎn)生廢水，才能走可持續(xù)發(fā)展道路“。目前，北京服裝學院的有關(guān)無紙熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)已 經(jīng)取得可喜的成果，相信在不久的將來，無紙印花會成為印染領(lǐng)域的主要方式。 1 6 水幕冷卻系統(tǒng) 1 6 1 水幕冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點 水幕冷卻方法的應(yīng)用是冷卻方法的一次創(chuàng)新，水幕冷卻方法具有其它冷卻方法無可比 擬的優(yōu)點。 北京服裝學院2 0 0 8 屆碩i ：學位論文 ( 1 ) 水幕為板狀層流水流落到金屬環(huán)板表面上，沿寬向無干擾，冷卻速度大，冷卻能 力高，能充分發(fā)揮冷卻水的冷卻效率，從而縮短了冷卻區(qū)長度，減少了噴頭數(shù)量，設(shè)備少， 投資少，且可節(jié)水2 0 3 0 。 ( 2 ) 水幕冷卻出水口沿金屬環(huán)板寬度方向為連續(xù)的整體板片狀水流，故在會屬環(huán)板的 橫向冷卻基本均勻，通過調(diào)整上、下水幕的流量比例，可使會屬環(huán)板的上、下表面及縱、 橫向冷卻都均勻，從而可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與合格率。 ( 3 ) 根據(jù)產(chǎn)品工藝要求使每個水幕可改變水流幅度和流量，控制靈活。 ( 4 ) 在裝置和系統(tǒng)方面，每個水幕流量大，水幕l 、日j 距大，便于處理事故和設(shè)備檢修， 由于設(shè)備簡化，占地面積小，故投資相應(yīng)較少。 ( 5 ) 由于水幕有較大的問距，形成的冷卻系統(tǒng)為問歇冷卻，使金屬環(huán)板在冷卻區(qū)反復 的淬火回火，有利于晶粒的細化、性能的強化，可進一步挖掘金屬環(huán)材的內(nèi)在潛力， 提高經(jīng)濟效益。 ( 6 ) 由于水幕冷卻裝置設(shè)備簡單，舉固耐用，制作方便，出水口縫隙大，不易堵塞， 故對于水質(zhì)要求不嚴，一般活循環(huán)水即可，簡化了循環(huán)水的凈化系統(tǒng)，節(jié)省資金。 ( 7 ) 在水幕冷卻系統(tǒng)中，大流量水幕與小流量水幕配合使用，并采用可調(diào)水幕，控制 靈活，以保證冷卻速度和金屬環(huán)板冷卻工藝的要求“。 1 6 2 水幕冷卻系統(tǒng)分析 水幕冷卻系統(tǒng)的主要課題是：系統(tǒng)的熱交換能力，系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)的最佳選擇，系統(tǒng) 的向置、控制與數(shù)學模型。 ( 1 ) 水量的影響 同本研究所得的水幕冷卻能力與冷卻水流量的關(guān)系，以空冷作為基準，水幕冷卻比虹 吸管層流冷卻具有約兩倍的冷卻能力，冷卻能力隨流量增加而增大，但并不呈線性增加關(guān) 系，而是有一極限值，故根據(jù)條件選擇多大流量的水幕，才能充分發(fā)揮其冷卻效果足很重 要的。 水幕冷卻時，冷卻水沿會屬環(huán)板縱向流動，既能沖破蒸汽膜，增加冷卻水與金屬環(huán)板 直接接觸的機會，又能發(fā)揮沖擊后的二次冷卻作用。水幕間距大，水流流動距離長；水幕 安裝高度大，水流對會屬環(huán)板的沖擊力大。因此，流量、間距和安裝高度選取適當，才能 發(fā)揮好冷卻水的冷卻效果。 ( 2 ) 噴水強度的影響 北京服致學院2 0 0 8 屆顧卜學位論文 水幕冷卻時，單位面積上噴水強度增加，冷卻金屬環(huán)板時強制對流換熱系數(shù)亦增加， 應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計要求的強制對流換熱系數(shù)確定水幕冷卻系統(tǒng)采用的噴水強度。 ( 3 ) 冷卻水溫度的影響 理論與實踐表明，冷卻水溫度升高，冷卻能力減弱會屬環(huán)板采用控制冷卻工藝是提 高金屬環(huán)板綜合性能的行之有效的好方法，正在得到廣泛的應(yīng)用。金屬環(huán)板由于面積大， 在冷卻時，厚度方向上的熱傳散距離長，使其具有復雜的傳熱特點，它要求有較大的冷卻 強度以帶走金屬環(huán)板表面的巨大熱量”“。 金屬環(huán)板中心部的熱量盡量擴散到表面，以保證金屬環(huán)板內(nèi)部均勻冷卻，且金屬環(huán)板 冷卻時，要求上、下表面及縱、橫向的冷卻均勻，以便使會屬環(huán)板各處具有相同的室溫組 織，從而具有相同的機械性能，總之，對于金屬環(huán)板冷卻來說，要求冷卻裝置具有冷卻效 率高，冷卻均勻的特點。由前所述，水幕冷卻技術(shù)比金屬環(huán)板以往其它任何冷卻技術(shù)具有 無可比擬的優(yōu)越性，國外有些廠家雖對水幕冷卻技術(shù)進行了研究和應(yīng)用，仍有許多問題要 完善解決，國內(nèi)一些單位也都曾或正在進行水幕冷卻技術(shù)方面的研究工作，為了使合理、 有效的水幕冷卻裝置早r 完善后大量投入到生產(chǎn)中去，有必要對水幕冷卻技術(shù)進行研究， 使它更行之有效地指導生產(chǎn)，增創(chuàng)效益”1 。 無紙機上的會屬環(huán)帶也需降溫，前期也采用過水幕冷卻方法，但時有會屬環(huán)帶板面變 形甚至脆裂現(xiàn)象發(fā)生。這也許是無紙機上金屬環(huán)帶薄而對裝置冷卻均勻性的要求高，而我 們設(shè)計的冷卻裝置產(chǎn)生的水幕均勻達不到預期要求( 或冷卻速度太快) 所致。由此可見， 若要設(shè)計出符合無紙工藝要求的水幕冷卻裝置，需要經(jīng)過細致的計算，必要時還須進行試 驗取得相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)“。 1 7 多維模型 自5 0 年代末l o t t e l 等人提出輻射換熱的區(qū)域法模型以來，目前已有許多輻射換熱 的計算方法，常見的主要有：a ) 區(qū)域法，b ) 蒙特卡羅法、擴散近似法，c ) 熱流法、球形 諧波法、離散傳遞法，d ) 離散坐標法等。 這些方法各有優(yōu)劣，所能獲得的解的精度及詳細程度以及網(wǎng)格與流動計算的相容性也 不相同1 。 北京服皴學院2 0 0 8 屆顧 。學位論文 1 7 1 區(qū)域法 1 3 區(qū)域法是h o t t e l 首先提出的，該方法實質(zhì)上是計算表面間輻射交換的凈輻射法的一 種擴展在區(qū)域法中，首先將封閉空腔劃分為被稱為“區(qū)域”的若干體元和面元，并假定 每一區(qū)域的溫度和輻射物性均勻致。然后計算每兩個區(qū)域之間的直接輻射交換， 最后 得到每個區(qū)域的凈輻射熱流。區(qū)域法對無散射的輻射問題有比較好的計算精度，但它需要 計算并儲存大量的交換面積參數(shù)。對于尺寸較大的燃燒室，為了完成任何有實際意義的解， 需要極多的計算時間和內(nèi)存。正是由于這個原因，對于需聯(lián)立流動和燃燒的輻射傳熱計算 問題來說，不推薦這種方法”1 。 1 7 2 蒙特昔洛法 蒙特卡洛法作為一種概率模擬方法，自h o w e l l 將其引入到輻射傳熱計算領(lǐng)域中以來， 已有很長的一段歷史。 發(fā)射、吸收和散射以及邊界壁而的發(fā)射、吸收和反射過程作概率模擬通過概率模擬 跟蹤每個能束的發(fā)射、吸收、散射和反射的情況，直到吸收為止，并統(tǒng)計每個微元吸收能 束的數(shù)目。蒙特卡洛法避免了區(qū)域法計算輻射交換面積過繁瑣的多重積分計算，計算靈活 性強，易于處理較復雜的邊界條件，因此在工程上得到了比較廣泛的應(yīng)用“。作為一種統(tǒng) 計方法，蒙特卡洛法不可避免地存在一定的統(tǒng)計誤差，其計算結(jié)果總是在精確解周圍波動， 隨著模擬抽樣能束數(shù)量的增加逐漸接近精確解。然后，由于計算機容量和運算速度的限制， 隨機抽樣能束數(shù)量不可能取得很大，加之計算機進行隨機抽樣所取得的隨機數(shù)實際上是一 系列偽隨機數(shù)，因此進一步提高模擬精度比較困難“。另外，蒙特卡洛法的收斂速度較慢， 所產(chǎn)生的統(tǒng)計誤差有時也難以估計，為精確預報燃燒室內(nèi)的總體性能，需要大量的計算時 間和大量的計算內(nèi)存，對于大尺度空間的輻射計算。將大到難以與流體力學聯(lián)立求解。 1 r7 3 熱流法 熱流法將微元體界匭上復雜的半球空 、日j 熱輻射簡化成垂直于此界面的均勻熱流，使積 分變微分形式的輻射傳遞方程簡化為一組有關(guān)熱通量的線性微分方程，然后用通用的輸運 方程求解方法求解。 北京 技姨學院2 0 0 8 屆碩卜學位論史 1 7 4 離散坐標法 輻射傳遞方程的離散坐標解法是c h a n 2 d r a s e k h a r 研究星際和大氣輻射問題時首先 提出的，并被l a t h r p 等人應(yīng)用于中子傳輸問題。l o v e 等人最早將其引入到一維平板輻射 換熱問題的求解中。最近，tr u e l o v e 、f i v e l a n d 和j a m a l u d d i n 對離散坐標法在三維輻 射傳熱計算中的應(yīng)用進行了研究。 離散坐標法基于對輻射強度的方向變化進行離散，將輻射傳遞方程中的內(nèi)向散射項用 數(shù)值積分近似代替，通過求解覆蓋整個的一套離散方向上的輻射傳遞方程而得到問題的 解。通過求解離散方程，并將其進行適當?shù)臄?shù)值積分，即可得各微元體和微元面的輻射換 熱量。目前國內(nèi)有關(guān)離散坐標法的研究剛剛起步，對離散坐標法在爐內(nèi)輻射傳熱中的應(yīng)用 作過嘗試性的研究，盡管離散坐標法本身還有一些問題需進一步研究，但初步的研究結(jié)果 表明，由于可很方便地處理入射散射項，離散坐標法在計算有散射的輻射問題方面要優(yōu) 于現(xiàn)有的其它方法，且易與流動方程聯(lián)立求解。因而，在含散射性介質(zhì)的系統(tǒng)，如煤粉燃 燒室內(nèi)流流動、燃燒、傳熱的模擬中，離散坐標法將是一種很有發(fā)展前途的輻射傳熱計算 模型”。 1 8 計算工程傳熱學 從1 9 3 3 年英國科學家t h o m 第一次用手搖計算機完成一個外掠圓柱流動的數(shù)值計算 以來，真正應(yīng)用計算機和數(shù)值方法求解流動及傳熱問題在全世界范圍內(nèi)形成j | ! l ! 模，且得出 有益的結(jié)果，大致始于2 0 世紀的6 0 年代。近年來，隨著計算機技術(shù)和計算技術(shù)的飛速發(fā) 展，國外有