«Физико-химические основы процессов отделки текстильных материалов»



жүктеу 0.77 Mb.
бет1/5
Дата09.06.2018
өлшемі0.77 Mb.
түріПротокол
  1   2   3   4   5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ


Документ СМК 3 уровня

Редакция № 1 от 11.06.2015





М У 042-1.02-2015-01


Методическое указание к практическим занятиям по дисциплине «Профессионально-ориентированный иностранный язык»

Факультет Инженерно-технологический

Кафедра «Технология пищевых продуктов и изделий легкой промышленности»

Методическое указание

к практическим занятиям по дисциплине

«Физико-химические основы процессов отделки текстильных материалов»

для студентов образовательной программы

5В072600 – «Технология и конструирование изделий легкой промышленности»



Семей

2015




Предисловие

1. РАЗРАБОТАНО

Составитель: _______ «10» мая 2015 г. Г.Н. Нурымхан к.т.н. и.о. доцента кафедры «Технологии пищевых продуктов и изделий легкой промышленности»

Методическое указание предназначен для проведения практических занятий по дисциплине «Физико-химические основы процессов отделки текстильных материалов» для обучающихся специальности 5В072600 – «Технология и конструирование изделий легкой промышленности» всех форм обучения


2. ОБСУЖДЕНО

2.1. Методическое указание рассмотрен на заседании кафедры «Технологии пищевых продуктов и изделий легкой промышленности»


Протокол от «09» мая 2015 г., № 9
Заведующий кафедрой ___________ Асенова Б.К.
Методическое указание рекомендован для использования в учебном процессена заседании учебно-методического бюро Инженерно-технологического факультета

Протокол от «05» июня 2015 года, № 5


Председатель __________ С.С. Толеубекова

Лабораторная работа №1,2

Расчеты концентраций рабочих и питающих растворов

Расчеты, осуществляемые при проведении технологических процессов в аппаратах периодического действия, необходимы: 1.Для определения объемных количеств рабочего, питающего и исходного концентрированного растворов и воды, используемых для обработки партии волокнистого материала; 2. Для определения концентрации химических материалов в указанных растворах; 3. Для определения расхода химических материалов и красителей.

Периодические процессы осуществляются в нескольких вариантах: 1.обработка сухого и мокроотжатого волокнистого материала, пропитанного водой, без повторного использования отработанного раствора; 2. обработка сухого или мокроотжатого волокнистого материала, пропитанного водой, при повторном одно- или многократном использовании отработанного раствора; 3.обработка мокроотжатого волокнистого материала, содержащего пропиточный раствор, без повторного использования отработанного ,раствора; 4.обработка мокроотжатого волокнистого материала, содержащего пропиточный раствор с повторным использованием отработанного раствора.

В аппарат поступает сухой или мокроотжатый волокнистый материал, пропитанный водой; отработанный раствор повторно не используют. Объем рабочего раствора Vр определяют по формуле:

Vр = m  M

где m - масса партии обрабатываемого волокнистого материала, кг;

M – модуль ванны, т.е. отношение объема рабочего раствора к массе партии материала.

Поскольку количество сухого вещества, необходимое для обработки партии, - величина постоянная, то для материальных расчетов используют равенство

VрСр = VпСп = VкСк

где Vр,, Vп ,Vк – объемы рабочего, питающего и концентрированного растворов соответственно, л; Ср , Сп , Ск – концентрации реагента в рабочем, питающем и концентрированном растворах.

Объем исходного концентрированного (маточного) раствора Vк определяют по формуле:

Vк =VрСрк = VпСпп

Объем воды Vв для приготовления рабочего раствора равен

Vв = Vр- Vв- Vвл

где Vвл – объем воды, вносимый волокнистым материалом, л:

Vвл = mOвх / 100

Овх - степень отжима волокнистого материала, поступающего в аппарат, %.

Если обрабатывают сухую ткань, т.е. Vвл=0, то объем воды определяют по формуле: Vв = Vр- Vк

объем питающего раствора Vп рассчитывают по формуле:

Vп = Vр- Vвл или Vп = Vр+ Vв

если Vвл = 0, то Vп = Vр

Концентрацию питающего раствора Сп (г/л) рассчитывают по формуле:

Сп = Vк  Ск / Vп или Сп = Vр  Ср / Vп

При обработке сухой ткани, те.когда Vп= Vр, концентрация питающего раствора должна быть равна концентрации рабочего раствора Сп = Ср. Расход химических материалов и красителей (кг)для обработки партии можно определить по любой из следующих формул:

Qх, = Vп  Сп / 1000

Qх, = Vр  Ср / 1000

Qх ,= Vк Ск / 1000

Если состав рабочего раствора у задан в процентах от массы волокнистого материала, расход рассчитывают по формуле:

Qх, = m  у / 100

где m - масса партии, кг

Расход химических материалов и красителей Q в процентах от массы волокна определяют по формуле: Q = Qх,  100 / m

Студентам часто приходится выполнять расчеты, связанные с приготовлением рабочих и питающих растворов, смешением растворов различных концентраций, их разбавлением, пересчетом концентраций химических продуктов на 100 %-ное или стандартное содержание основного вещества. Последнее необходимо для точного соблюдения рецептуры технологического процесса и обусловлено тем, что поступающие на отделочные фабрики партии продуктов отличаются друг от друга по содержанию основного вещества.



Примеры расчетов

Пример 1

Рассчитайте количество соды 100%-ной и стандартной (95%-ной) концентрации, которое содержится в 20 кг поступившего на отделочную фабрику технического продукта с концентрацией основного вещества 92 %.



Расчет:

Определяем количество 100%-ной соды, содержащейся в 20 кг 92%-ного технического продукта, из пропорции

92 : 100 = х : 20 откуда

х = 92  20/100 = 18,4 кг

Это же количество соды содержаться в продукте стандартной концентрации, составляя 95 % его массы. Следовательно, масса соды стандартной концентрации будет равна:

18,5  100 / 95 = 19,5 кг или 92 20 / 95 = 19,5 кг



Пример 2

Для беления в котле партии полульняной ткани требуется 3,6 кг 100%-ной перекиси водорода. Имеется раствор перекиси водорода концентрации 30 г/л 30%-ной Н2О2.Определите, какой объем этого раствора необходимо израсходовать на беление одной партии ткани.



Расчет:

Концентрация исходного раствора Н2О2 в пересчете на 100%-ное содержание составляет: 30  30 / 100 = 9 г/л

Для беления необходимо израсходовать 3,6 кг 100%-ной перекиси водорода, что составляет: 3600 / 9 = 400 л 30%-ного раствора
Задания для самостоятельного выполнения

1.Для отварки ткани по непрерывному интенсифицированному способу требуется 10%-ный питающий раствор NaOH. Какое количество 50%-ного технического едкого натра и воды потребуется для приготовления 2 л такого раствора?

2. Из кристаллической щавелевой кислоты необходимо приготовить 15%-ный раствор. В каком соотношении следует смешать кислоту и воду?

3. Сколько нужно взять глауберовой соли Na2SO410H2O для приготовления 2 л раствора сульфата натрия концентрации 15 г/л ?

4. Для мерсеризации требуется 2%-ный раствор NaOH. Сколько граммов сухого технического NaOH нужно взять для приготовления 1 л такого раствора, если содержание NaOH в техническом продукте 95 %.

Лабораторная работа №3.

Расчеты в процессах беления в аппаратах периодического действия

Для беления трикотажных полотен и тканей применяют жгутовые барки и роликовые машины. Ткани из целлюлозных волокон отбеливают также в варочных котлах. Методика технологических расчетов периодических процессов одинакова независимо от волокнистого состава отбеливаемого материала, режима беления, применяемой аппаратуры.



Примеры расчетов

Пример 1
Беление льняной ткани проводят перекисью водорода в котле. Масса партии 5000 кг. Модуль ванны 5. Состав отбеливающего раствора (% от массы ткани):

Перекись водорода, 100%-ная ……………… 2,2

Силикат натрия, 45 %-ная ……………. 4,5

Едкий натр ………………………………….. 1,5

Концентрация исходного пергидроля 30 %.

Определите: 1.расход химических материалов на беление одной партии ткани; 2. концентрации химических материалов в рабочем растворе.

Расчет:

1.Определяем расход химических материалов на беление партии ткани

100 %-ной перекиси водорода

Qх, пер.вод. = 5000 2,2 / 100 = 110 кг

или в пересчете на 30 %-ную перекись водорода

110  100 / 30 = 367 кг

силиката натрия

Qх, силик. = 5000  4,5 / 100 = 225 кг

едкого натра

Qх, едкий натр = 5000 1,5 / 100 = 7,5 кг

2.Определяем концентрации химических материалов в рабочем растворе по формуле Ср= Qх,/Vр, предварительно рассчитав объем рабочего раствора по формуле:

Vр= 5000  5 = 25000 л

100 %-ной перекиси водорода

Ср= 110  1000 / 25000 = 4,4 г/л

или в пересчете на активный кислород

Ср= 4,4  8 / 17 = 2,07 г/л

где 17 и 8 грамм-эквиваленты перекиси водорода и кислорода соответственно;

силиката натрия

Ср= 225  1000 / 25000 = 9 г/л

едкого натра

Ср= 75  1000 / 25000 = 3 г/л
Задания для самостоятельного выполнения

1. Беление вискозного трикотажного полотна перекисью водорода проводят в жгутовой барки. Масса партии 150 кг, модуль ванны М=20. Состав рабочего раствора (г/л): смачиватель ОП-10 – 0,4; метасиликат натрия – 1; пергидроль, 30 %-ный – 1,2. Определите расход химических материалов на обработку одной партии полотна Qх (кг) и Q в процентах от массы волокнистого материала.

2. Отварку хлопчатобумажной ткани проводят в котле вместимостью 5000 кг при модуле ванны М=3. Расход едкого натра 3 % от массы ткани; 4000 л отработанного раствора с содержанием 4 г/л NaОН используют повторно. Степень отжима перед загрузкой в котел 120 %. Концентрация маточного раствора 50 г/л. Определите расход едкого натра на отварку одной партии ткани Qх, объем маточного раствора Vк, концентрацию рабочего раствора Ср, объем воды для разбавления маточного раствора Vв.

3. Беление ацетатного трикотажного полотна проводят в жгутовой барке раствором хлорита натрия концентрации 1,5 г/л (в пересчете на активный хлор). Масса партии 150 кг, модуль ванны М=25. Определите расход 80%-ного раствора хлорита натрия NaCLO2 на отбелку одной партии полотна.

4. Отварку полульняной ткани проводят в растворе состава (% от массы ткани): едкий натр-3,4; кальцинированная сода - 1,7; силикат натрия , 45%-ный – 2; смачиватель ОП-10 – 0,4; бисульфит натрия – 1. Масса партии ткани 3000 кг, модуль ванны М=4. Определите концентрации химических материалов Ср (г/л) в рабочем растворе; их расход Qх на отварку одной партии ткани.
Лабораторная работа №4.

Расчеты в процессах крашения в аппаратах периодического действия

Обычно пряжу, волокно, ровницу, трикотаж, шерстяные и шелковые ткани окрашивают в аппаратах периодического действия. По принципу действия эти аппараты делятся на три группы: а) материал неподвижен, красильный раствор циркулируют через него; б) красильная ванна неподвижна, окрашиваемый материал в процессе крашения движется; в) красильная ванна и материал находятся в движении. Для крашения в аппаратах периодического действия используют все известные классы красителей.



Примеры расчетов

Пример 1

Крашение капронового трикотажного полотна ведет в барке дисперсным красно-коричневым в цвет терракот. Масса партии 70 кг, модуль ванны М=35. В рабочем растворе содержится 1,6 % от массы полотна дисперсного красно-коричневого красителя и 2 г/л препарата ОС-20. Для приготовления рабочего раствора используют концентрированный раствор ОС-20 (20 г/л). Определите: 1. объемы рабочего раствора, воды и концентрированного раствора ОС-20; 2.расход красителя и ОС-20 для крашения партии (в кг и в процентах от массы материала).



Расчет:

  1. Рассчитываем объем рабочего раствора Vр по формуле:

Vр=7035 = 2450 л

2. Определяем расход красителя на крашение партии по массе партии и количеству красителя, заданному рецептом:

Qх, = 70 1, 6 / 100 = 1,12 кг

3. Определяем содержание препарата ОС-20 в рабочем растворе по формуле:

Qx =Vр Cр=2450 2 = 4900 г = 4,9 кг

Расход ОС-20 на крашение партии определяется содержанием его в рабочем растворе. Расход в процентах от массы материала определяем по формуле:

Q = (4,9 / 70 )  100 = 7,0 %

4. Находим объем концентрированного раствора ОС-20 Vк из соотношения:

Vк = 4,9  1000 /20 = 245 л

5. Определяем объем воды для приготовления рабочего раствора по разности:

Vв = Vр - Vк = 2450 -245 =2205 л
Задания для самостоятельного выполнения

1. Крашение хлопчатобумажной пряжи на бобинах крестовой намотки в сиреневый цвет осуществляют активными красителями в аппарате АКД по следующему рецепту (% от массы пряжи):

Активный ярко-красный 5СХ………………… 0,5

Активный ярко-голубой КХ …………………..0,2

Поваренная соль ………………………………. 25

Сода …………………………………………….. 6

Партия состоит из 203 бобин массой 950 г каждая. Модуль ванны М=12. Пряжа после отварки и отжима содержит 140 % влаги. Концентрация питающего раствора соли 200 г/л.

Определите: 1.массу и объем компонентов красильного раствора; 2. объем рабочего раствора Vр; 3. объем воды Vв для приготовления ванны.

2. Крашение ткани из шерсти с лавсаном (70/30) проводят по однованному способу кислотными и дисперсными красителями с переносчиком на барке. Масса партии 90 кг, модуль ванны М=20.

Состав ванны для крашения в оранжевый цвет одной партии (кг): дисперсный оранжевый Ж - 0,27; кислотный оранжевый светопрочный -0,60; натриевая соль ортофенилфенола - 4,2. Кроме этого, ванна содержит 2 г/л 30%-ной уксусной кислоты, 4 г/л диспергатора НФ.

При приготовлении красильной ванны уксусную кислоту используют в виде 3 %-ного раствора, диспергатор НФ - в виде раствора концентрации 20 г/л. Перед смешением всех компонентов готовят суспензию дисперсного красителя с переносчиком в баке вместимостью 200 л.



Определите:1.расход (%) всех компонентов красильного раствора; 2.объем воды для приготовления красильной ванны.
Лабораторная работа №5

Расчеты в процессах беления в агрегатах непрерывного действия

Несомненные преимущества непрерывных способов беления перед периодическими заключаются в повышении производительности труда, уменьшении производственных площадей, снижении модуля ванн, повышении равномерности качественных показателей продукции, упрощении системы автоматического регулирования.

Технологические расчеты, необходимые для реализации непрерывных процессов беления, включает определение расхода на обработку партии ткани или в единицу времени рабочего, концентрированного (маточного), питающего растворов и воды, а также определение расхода химических материалов на единицу продукции с учетом содержания влаги в волокнистом материале на входе и выходе из машины (или системы машин), концентраций питающих и рабочих растворов. Существует два типовых расчета параметров беления: 1. при обработке сухой ткани, 2. при обработке мокроотжатой ткани. Поскольку уровень раствора в рабочей ванне должен оставаться постоянным, питание ванны следует проводить таким образом, чтобы количество раствора, поступившего в ванну, было бы равно количеству раствора, уносимого из ванны. При обработке мокроотжатой ткани питание ванны без увеличения объема можно осуществить лишь при условии более интенсивного отжима на входе, чем на выходе.

При обработке сухой ткани унос раствора компенсируется только за счет питающего раствора, т.е. объемы рабочего и питающего растворов (л) равны:

Vp=Vп или (л/ч) p=п

При обработке мокроотжатой ткани уносимой тканью объем раствора восполняется за счет питающего раствора и влаги, вносимой тканью, т.е. при обработке партии (л):

Vp=Vп+ Vпр или (л/ч) p=п +пр

Объем рабочего раствора определяют по формуле: на обработку партии (л):



или (л/ч)

При обработке влажной ткани расход питающего раствора (л) равен:

Vп = Vр – Vпр где

Отсюда объем питающего раствора (л) на обработку партии равен:



или (л/ч)

т.е. объем питающего раствора определяется разностью отжимов на входе и выходе из ванны.



Примеры расчетов

Пример 1

На обработку поступает сухой волокнистқй материал, избирательная сорбция веществ из раствора отсутствует (к=1). Отварку ткани проводят непрерывным способом на агрегате марки ЛЖО-2, число параллельных жгутов n=2. Скорость движения ткани =1809 м/мин на один жгут. Концентрация NaOH в рабочем растворе при отварке Ср=20 г/л. Концентрация маточного раствора Ск=60 г/л. Степень отжима на выходе Овых=110%. Длина партии ткани l=30000 м. Масса ткани m=0,08 кг, ширина ткани b=0,88 м.



Определите: 1.обеъм рабочего раствора на обработку партии Vр (л) и р (л/ч); 2. объем маточного раствора на обработку партии Vк (л) и к (л/ч); 3.объем воды на обработку партии Vв (л) и в (л/ч); 4. объем питающего раствора на обработку партии Vп (л) и п (л/ч), т.е. скорость притока и концентрацию питающего раствора Сп (г/л); 5. расход едкого натра на 1 кг ткани, в процентах от массы и на обработку партии.

Расчет:

  1. Определяем объемы рабочего раствора (л) и р (л/ч):



и производительность агрегата П (кг/ч) по формуле:







  1. Определяем объемы концентрированного раствора Vк (л) и к (л/ч):

на обработку партии (л):

или (л/ч)





  1. Определяем объемы воды Vв и в для разбавления концентрированного раствора на обработку партии (л):

Vв =2310-770=1540

или л/ч


в =1663,2-554,4=1108,8

4. Определяем объемы Vп и п и концентрацию Сп питающего раствора. При обработке сухой ткани Vп= Vр, п=р, Спр.

5. Определяем расход едкого натра 1 кг ткани. Степень отжима ткани на выходе из пропиточной машины 110 %, т.е. с каждым килограммом ткани уносится 1110/100=1,1л рабочего раствора концентрации 20 г/л. Расход едкого натра на 1 кг ткани составляет Q=1,120=22 г или 2,2 % от массы ткани; а на обработку партии ткани Qх=46,2 кг.
Задания для самостоятельного выполнения

1. Отварку ткани проводят на агрегате АО-110. Состав рабочего раствора (г/л): едкий натр 20; бисульфит натрия (38 %) 25 %; смачиватель 0,5. В пропиточную ванну агрегата поступает сухая ткань со скоростью 80 м/мин. Масса 1 м2 93 г, ширина ткани 91 см, расход воды 250 л/ч. Степень отжим на выходе 110 %.



Рассчитайте: 1. расход питающего раствора п л/ч; 2. расход химических материалов Q (% от массы ткани); 3. состав концентрированного раствора, г/л.

2. При мерсеризации на цепной мерсеризационной машине ткань обрабатывают последовательно в двух плюсовках рабочим раствором едкого натра концентрации 200 г/л (пл.1,186). Скорость движения ткани 35 м/мин. В первую плюсовку поступает сухая ткань; степень отжима на выходе из первой плюсовки 100%, на выходе из второй плюсовки 120 %. Концентрация питающего раствора 600 г/л. Длина партии 30000 м, масса 1 м2 ткани 0,1 кг, ширина ткани 0,87 м.



Рассчитайте: 1.общий объем рабочего раствора на мерсеризацию партии Vр (л) и р (л/ч); 2.объемы питающего раствора Vп и п и воды Vв и в в первой и второй плюсовках; 3.расход едкого натра Q (% от массы ткани).
Лабораторная работа №6,7.

Расчеты в процессах крашения в агрегатах непрерывного действия

По непрерывному способу окрашивают в основном сухую ткань, крашение мокроотжатой ткани проводят относительно редко в связи с трудным регулированием питания ванны. В процессе крашения непрерывным методом через некоторое время после начала работы в рабочей ванне устанавливается такая концентрация красителя, которая при условии постоянства всех остальных параметров процесса обеспечивает устойчивые результаты крашения. Концентрация красителя в рабочей ванне связана с его концентрацией в питающем растворе следующим уравнением:





где Сt - концентрация красителя в рабочем растворе через промежуток времени после начала крашения t (мин), г/л; Сп- концентрация красителя в питающем растворе, г/л; Со- концентрация красителя в рабочем растворе в момент времени t=0, г/л; kc - коэффициент сорбции красителя; V - объем красильной ванны, л; п - расход питающего раствора, л/мин; е - основание натурального логарифма.

Коэффициент сорбции, характеризующий взаимодействие красителя с волокнистым материалом, определяют по формуле:



где Свол - концентрация красителя, сорбированного волокнистым материалом (г/кг или % от массы материала), ее получают эксперимен-тальным путем; Ср – концентрация красителя в растворе, содержащемся в волокнистом материале после отжима (г/кг или % от массы материала), определяют по формуле:




Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет