化学纤维生产工艺参数设计 - 复杂工程问题习题 - 常规

化学纤维生产过程中，生产工艺条件的合理设计是保证生产过程顺利实施和纤维产品质量稳定的重要环节，是一个复杂工程问题。纺丝生产工艺和后加工工艺条件的设计一般由工艺技术员制定实施。本课程中作为练习题，由学生综合应用所学知识，练习设计制定生产工艺单，并课堂点评工艺单，对设计中的典型错误进行重点讲解，加深学生对化学纤维加工工艺学知识的学习理解，提高实践应用能力。

评价标准 1、能根据原料的热性能合理设定切片纺螺杆挤压机六个区的加热温度； 2、能理解纤维线密度、纺丝速度和上油率等概念，会计算线密度、泵供量和泵转速等工艺参数； 3、能应用纺丝热力学知识，合理设定冷却吹风工艺参数； 4、能应用卷绕原理，计算横动速度、卷绕速度等卷绕工艺参数。能从上述四点分析、计算工艺参数，满分100分。理解2/3以上内容的可及格。

复杂工程问题习题: 根据销售计划，15E8生产线生产268dtex/72f POY，纺丝速度3200m/min，卷绕丝满卷重量12kg。设定POY的上油率为0.40%，油剂乳化液浓度为12%，油剂乳化液密度假设为1.00 g/cm3。聚酯熔体密度为1.3 g/cm3。已知生产线上现有纺丝计量泵规格为2.4cc/r，油剂泵规格为0.06 cc/r；选用恒逸生产的聚酯原料切片，其特性黏度为0.64dl/g，熔点为260℃，干切片含水率小于50ppm。应用相关理论知识，简要说明纺丝温度、计量泵转速、喷丝板规格选用、冷却吹风、横动速度和卷绕速度等工艺参数设计的依据。

内容：根据所提供的信息，可以分析计算以下工艺参数：

纺丝温度设计根据恒逸生产的聚酯原料切片的特性黏度为0.64dl/g，熔点为260℃，应根据熔点和特性黏度确定纺丝温度。一般来说，纺丝温度应设置在熔点以上20-30℃，以保证熔体流动性。因此，纺丝温度应设置在280-290℃左右。
计量泵转速设计根据线密度和纺丝速度，可以计算出计量泵转速。线密度为268dtex/72f，即每根纤维的质量为268/72=3.72dtex。每分钟纺丝长度为3200m，每根纤维的长度为3200/72=44.4m。因此，每分钟需要供给的聚酯熔体质量为3.72dtex44.4m72=955.9g/min。计量泵规格为2.4cc/r，转速可以通过计算得到，转速=955.9g/min/(2.4cc/r1.3g/cm360s/min)=294.2r/min。
喷丝板规格选用根据线密度和纺丝速度，可以计算出喷丝板规格。线密度为268dtex/72f，每根纤维的质量为3.72dtex。每分钟纺丝长度为3200m，每根纤维的长度为44.4m。因此，每分钟需要供给的聚酯熔体质量为955.9g/min。根据喷丝板的孔径大小和孔数，可以计算出每个孔的供给量。喷丝板规格应根据每个孔的供给量和计量泵的转速来确定。
冷却吹风设计冷却吹风的目的是降低纺丝丝线的温度，以便于后续处理。冷却吹风的工艺参数应根据纺丝温度、纺丝速度和纤维线密度等因素来确定。一般来说，冷却吹风的温度应低于纺丝温度20℃左右，冷却吹风的风量应根据纺丝速度和纤维线密度来确定。
横动速度设计横动速度是指卷绕过程中纺丝丝线的水平运动速度。横动速度的设计应根据卷绕机的规格和卷绕重量来确定。卷绕丝满卷重量为12kg，因此需要卷绕12kg的纺丝丝线。横动速度应根据卷绕机的规格和纺丝丝线的线密度来确定。
卷绕速度设计卷绕速度的设计应根据纺丝速度、横动速度和卷绕丝满卷重量来确定。卷绕丝满卷重量为12kg，纺丝速度为3200m/min，因此卷绕速度应设置为3200m/min/（12kg3.72dtex1000m/kg）=22.8m/min。

以上为对该复杂工程问题的设计依据分析和计算。在实际操作中，还需对各项参数进行调整和优化，以保证生产过程的顺利实施和纤维产品质量的稳定。