Tài liệu Nghiên cứu chế tạo máy thí nghiệm thử độ thoáng khí của vải

  • Số trang: 53 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 414 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

BỘ CÔNG NGHIỆP PHÂN VIỆN DỆT MAY TẠI TP. HỒ CHÍ MINH **************** BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY THÍ NGHIỆM THỬ ĐỘ THOÁNG KHÍ CỦA VẢI Chủ nhiệm đề tài: LÊ ĐẠI HƯNG 7838 07/4/2010 TP. HỒ CHÍ MINH - 2010 BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM PHÂN VIỆN DỆT MAY 345/128A – TRẦN HƯNG ĐẠO – Q1 – TPHCM TEL:08 39201396, FAX:39202215  BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY THÍ NGHIỆM THỬ ĐỘ THOÁNG KHÍ CỦA VẢI Man hì nh ̀ Công tăc nguôn ́ ̀ Nut chon thang ́ ̣ đo Kep mâu ̣ ̃ Cân khơi đông ̀ ̉ ̣ Mâu vai ̃ ̉ TPHCM 2009 1 Cơ quan chủ trì: Cơ quan chủ quản Phân viện dệt may Bộ Công Thương Địa chỉ 345/128A Trần Hưng Đạo Địa chỉ: Số 25 Bà Triệu, Hà Nội Q1, TP HCM Tel: 04-3934935 Tel: 08-39201396 Fax: 08-39202215 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy thí nghiệm thử độ thoáng khí của vải Mã số: 124.09.RD/HD-KHCN Thời gian thực hiện đề tài: 1/2009 đến 12/2009 Các đơn vị phối hợp thực hiện: Chủ nhiệm đề tài: KS. Lê Đại Hưng Trưởng phòng NCTH Phân viện Dệt may Các cộng tác viên: Họ và tên Học hàm, học vị Cơ quan 1 Nguyễn văn Chất KS Cơ khí chế tạo máy Phân viện Dệt May 2 Nguyễn Thanh Tuyến KS Công nghệ dệt Phân viện Dệt May 2 PHẦN MỞ ĐẦU................................................................................................ 4 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI I. Nghiên cứu lý thuyết..........................................................................................7 I.1 Độ thẩm thấu không khí ( độ thoáng khí )........................................7 I.2 Các phương pháp xác định độ thoáng khí ....................................... 12 I.3 Tiêu chuẩn và phương pháp thử độ thoáng khí ............................... 18 I.4 Thiết bị thử độ thoáng khí ............................................................. 23 II. Các bước triển khai thực hiện ........................................................................30 II.1 Lựa chọn sơ đồ nguyên lý............................................................ 30 II.2 Thiết kế ....................................................................................... 32 II.2.1 Sơ đồ tổng quát............................................................... 32 II.2.2 Tính toán thiết kế hệ thống đo……………………..…….33 II.2.3 Thiết kế phần cơ khí............................. ...........................40 II.2.4 Thiết kế hệ thống điều khiển............................................ 42 II.3 Lắp ráp và hiệu chỉnh ................................................................ 46 III Chạy thử và đánh giá ...................................................................................48 III.1 Chạy mẫu thử nghiệm ............................................................ 48 III.2 So sánh kết quả thử .............................................................. 49 III.3 Đánh giá kết quả .................................................................... 50 IV .Ý nghĩa khoa học kỹ thuật.......................................................................... 50 V .Ý nghĩa kinh tế xã hội.................................................................................. 51 VI. Kết luận......................... ............................................................................. 51 Phụ lục ............................................................................................................. 51 3 MỞ ĐẦU Độ thoáng khí là một yếu tố rất quan trọng trong các thông số kỹ thuật của vật liệu dệt như là vải lọc khí, vải lọc dầu, vải may lều, vải may dù, vải mùng, vải làm cánh buồm, vải may mặc ……… Trong lĩnh vực lọc, độ thoáng khí có liên quan trực tiếp đến hiệu suất lọc ( sự chênh lệch áp suất giữa các bề mặt màng lọc khi sử dụng ) . Độ thoáng khí còn được sử dụng để diễn tả khả năng thở của vải đã xử lý chống thấm nước hoặc vải tráng phủ . Trong lĩnh vực công nghiệp và quân đội, thông số độ thông khí được xem là một trong những thông số căn bản để lựa chọn vật liệu dệt và là tiêu chí được quan tâm khi mua nguyên liệu . Trong lĩnh vực may mặc dân dụng, quần áo có 3 nhiệm vụ cơ bản quan trọng. Nó vừa có tác dụng bảo vệ cơ thể khỏi cac điều kiện khí hậu đồng thời giúp tạo vẻ đẹp bên ngoài . Nó không những bền, thời trang mà cần phải có tính tiện nghi, phù hợp với sinh lý cơ thể, thoáng mát và vệ sinh . Tuỳ theo thời tiết và mục đích sử dụng mà sản phẩm có độ thoáng khí khác nhau. Quần áo mặc ngoài vào mùa đông cần có độ thoáng khí thấp, ngăn không cho không khí từ ngoài xâm nhập vào cơ thể . Quần áo phục vụ cho thể thao, đi bộ, chơi tennis, đạp xe…., cần có sự kiểm soát độ ẩm, độ thoáng khí, tính giữ nhiệt khi vận động. Độ thoáng khí là yếu tố chính để đánh giá tính vệ sinh của vải may mặc, đo lường “khả năng thở “ của quần áo . Những năm gần đây, tính thoáng khí trở nên một trong những chỉ tiêu cần thiết mà người tiêu dùng chọn để mua sản phẩm. Để đo lường độ thoáng khí của vải, người ta dùng những thiết bị đo lưu lượng khí đi qua vải. Thiết bị đo lường thông số này đã được cải tiến liên tục và được 4 sản xuất ở nhiều nước nhằm đáp ứng nhu cấu ngày càng cao về chất lượng . Tuy nhiên cho đến nay giá thành của thiết bị còn khá cao . Mục tiêu :  Nghiên cứu thiết kế chế tạo Máy đo độ thoáng khí phù hợp các tiêu chuẩn :TCVN 5092-90, ASTM D 737, ASTM D 3574, EN ISO 7231, EN ISO 9237, BS 5636,AFNOR G07-111, JISL 1096A  Đáp ứng nhu cầu thử nghiệm chỉ tiêu độ thoáng khí của vật liệu dệt trong nước, có khả năng thay thế máy nhập ngoại  Trang bị cho Trung tâm giám định dệt may - Phân viện dệt may. Nội dung đề tài: 1. Nghiên cứu lý thuyết  Độ thoáng khí và yêu cầu chất lượng độ thoáng khí của vật liệu dệt  Nguyên lý đo độ thoáng khí  Tham khảo các phương pháp thử độ thoáng khí  Nghiên cứu và tìm hiểu các dạng thiết bị hiện có trong nước và trên thế giới. 2. Triển khai  Chọn dạng thiết bị và nguyên lý hoạt động  Thiết kế : Phần cơ khí. Thiết kế hệ thống điều khiển.  Lắp ráp cân chỉnh và chạy thử. Phương pháp nghiên cứu: 5 - Tiếp cận thông tin trên mạng, các tài liệu từ các hãng cung cấp thiết bị và những tiêu chuẩn cần thiết về thiết bị đo độ thoáng khí - Lựa chọn nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật cần thiết cho việc thiết kế. - Tiến hành thiết kế dựa trên các thông số đã được lựa chọn 6 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI I. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT I.1 Độ thẩm thấu thông khí (độ thoáng khí ) Là khả năng của vật liệu dệt cho không khí xuyên qua, được thể hiện bởi lượng không khí xuyên qua 1 đơn vị diện tích của vật liệu dệt trong một thời gian nhất định khi có sự chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt mẫu. HHhhhHhìnhhhhìnhHhh HHH Hình 1. Độ thoáng khí của vải may mặc Hình 2. Độ thoáng khí của vải nhiều lớp 7 Độ thoáng khí của chế phẩm dệt đặc trưng bằng lượng không khí Kp (dm3) truyền qua 1m2 chế phẩm trong 1 giây khi hiệu số áp suất giữa 2 mặt chế phẩm là N/m2 hoặc mm cột nước ( 1 mm cột nước bằng 9.81 N/m2 ) P = P1 – P2 (Pa) ( Công thức 1 ) Nguyên lý chung xác định độ thoáng khí thể hiện theo sơ đồ : Hình 3. Sơ đồ nguyên lý xác định độ thẩm thấu không khí Mẫu thí nghiệm 3 đặt trong ống phân chia thành hai phần 1 và 2 Khi áp suất không khí trong các phần ống 1 và ống 2 khác nhau ( P1> P2 ) Lúc đó không khí có thể tích V(dm3) sẽ truyền qua chế phẩm có diện tích F(m2) trong thời gian T(s), khi hiệu số áp suất P= P1-P2 Từ đó, xác định được độ thẩm thấu không khí theo công thức : Kp= V/ F.T ( dm3/m2.s) (công thức 2) 8 - Hệ số thông khí phụ thuộc P, nên khi so sánh độ thông khí của vật liệu dệt cần thực hiện trong điều kiện áp suất không khí cố định. - Theo Rakhmatullin, giữa P và Kp có mối liên hệ sau : P= aKp + bK2p (công thức 3) a, b hệ số xác định theo thực nghiệm phụ thuộc vào cấu tạo và chiều dày vải P thấp : Thử nghiệm trên vải khít và dày, hệ số b xấp xỉ bằng 0. thử nghiệm trên vải thưa, hệ số a xấp xỉ bằng 0 - Theo Arkhang helski, ta có : K p = B1.Px (công thức 4) B1 hệ số thông khí khi p =1 x chỉ số phụ thuộc cấu trúc vải, ( vải dày x=0.98 xấp xỉ 1 và vải thưa x= 0.53 xấp xỉ 0.5) Nếu thử với P = const : K P phụ thuộc rất nhiều vào độ xốp, số lượng và kích thước các lỗ trống và bề dày sản phẩm. Sản phẩm càng xốp là độ chứa đầy càng thấp và độ thoáng khí càng cao. Nếu hiệu áp P=50Pa, Theo Fedorow : 2 K50= (a  E S ) (dm3/m2.s) (công thức 5) b Theo Arkhang helski: K 50= (100 +c – Es)2 (dm3/m 2.s) (công thức 6) Es: độ chứa đầy bề mặt vải (%) a, b, c : các hằng số phụ thuộc các loại vải 9 Độ thoáng khí còn phụ thuộc vào từng loại vải : Độ thẩm thấu không khí của vật liệu đặc gần như bằng không, còn của các vật liệu xốp thì thì nằm trong những khoảng giới hạn rộng - Cùng độ xốp như nhau : Kp vải dệt từ sợi mảnh với lỗ trống nhỏ < Kp vải dệt từ sợi thô với lỗ trống to - Cùng độ chứa đầy bề mặt : Kp vải dệt vân điểm < Kp vải dệt vân chéo < Kp vải dệt vân đoạn < Kp vải dệt crếp và tổ ong - Kp Vải không dệt phụ thuộc độ xốp và bề dày vật liệu ( vải nỉ, dạ…) - Thực tế , yêu cầu về độ thông khí phụ thuộc vào công dụng : Kp cao cho các sản phẩm mặc lót và mặc vào mùa hè : Kp rất cao cho các loại vải dùng lọc khí Ngược lại Kp thấp đối với vải may ngoài cho quần áo mùa đông và hàng len dạ nhằm giúp cơ thể chống sự thâm nhập của không khí lạnh. Thực nghiệm về độ thẩm thấu không khí : Bảng 1: ảnh hưởng của hệ số độ chứa đầy và độ thẩm thấu không khí của 18 loại vải thô. Cấu trúc vải Khối lượng Mật độ (sợi / cm) Dọc Ngang Độ chứa đầy Dọc Độ thông khí Ngang (ml/sec/cm) (g/m2) R37 tex/2 sợi Vân chéo 2/2 254 33.9 29.1 204 177 7.1 10 Cấu trúc vải Khối lượng Mật độ (sợi / cm) Độ chứa đầy Dọc Ngang Dọc Độ thông khí Ngang (ml/sec/cmH20) (g/m2 Hopsack 2/2 261 34.6 30.6 209 186 8.5 Vân chéo 2/2 230 30.0 26.8 183 162 13.8 Hopsack 2/2 227 30.6 26.6 185 162 17.2 Vân chéo 2/2 186 25.7 22.4 155 136 40.6 Hopsack 2/1 188 25.5 22.7 155 138 43.4 Vân điểm 191 25.1 22.9 152 138 10.5 Vân chéo 2/2 303 30.2 26.4 210 184 6.0 Hopsack 2/2 302 30.1 27.4 207 192 7.6 Vân chéo 2/2 225 22.8 20.3 158 143 24.2 Hopsack 2/2 222 23.5 20.5 164 143 31.3 Vân điểm 224 22.9 19.1 158 135 8.1 306 29.8 24.2 207 170 7.2 298 26.0 29.0 180 203 7.4 Vân chéo 2/2 316 26.0 25.7 200 178 9.8 Hopsack 2/2 307 25.4 22.0 194 171 9.7 Covert 3/1 311 25.1 21.5 194 169 8.8 Vân điểm 241 19.1 17.3 149 135 9.2 R37 tex/2 sợi R37 tex/2 sợi Nhận xét : Các mẫu vải có cùng cấu trúc nhưng khoảng trống trên mặt vải tạo thành lỗ lớn thì có độ thoáng khí cao hơn những loại vải tương tự nhưng khoảng trống trên mặt vải tạo thành có lỗ nhỏ hơn. Điều này phụ thuộc khoảng trống trên bề măt 11 vải. Từ kết quả trên thể hiện độ thoáng khí ảnh hưởng độ chứa đầy của vải rất lớn. Vải hopsack cho độ thoáng khí cao nhất, vân chéo thì thấp hơn nhưng không đáng kể và vân điểm thì có độ thoáng khí bằng ¼ của vải hopsack và vân chéo. Các chuyên gia phân cấp độ thoáng khí theo CFM (Cubic feet per minute per square meter ). Cấp độ thoáng khí (5 CFM – 200 CFM) hoặc (0% - 90%) CFM = 0 : Vải kháng gió 100% CFM = 0 ÷ 3 :Vải may dù CFM = 5 : Vải may áo Jacket, bảo vệ khí lạnh không xâm nhập vào cơ thể nhưng kín gió CFM = 15 – 20 : Vải may áo mặc hàng ngày CFM = 15 – 40 : Áo Jacket dạng vải nỉ, giữ ấm nhưng có độ thoáng khí Tham khảo biểu đồ độ thoáng khí cho những vải may sản phẩm dùng trong thể thao : Hình 4. Hệ số thoáng khí dùng trong quần áo thể thao 12 I.2. Phương pháp xác định độ thoáng khí : I.2.1 Phương pháp Frazier : Nguyên lý : Thiết bị xác định độ thoáng khí hoạt động tự động và hiển thị số theo phương thẳng đứng: xác định tỷ lệ của dòng khí theo phương thẳng góc với bề mặt vải Hình 5: Nguyên lý xác định độ thoáng khí hoạt động tự động và hiển thị số theo phương thẳng đứng Những thiết bị và dụng cụ xác định độ thẩm thấu không khí của chế phẩm dệt làm việc theo nguyên lý : 13 Hình 6 : Sơ đồ dụng cụ xác định độ thẩm thấu không khí của vải – bơm hút Hình 7 : Sơ đồ dụng cụ xác định độ thẩm thấu không khí của vải- quạt hút 14 Hình 8 : Sơ đồ dụng cụ xác định độ thẩm thấu không khí của vải -nước chảy Tạo nên hiệu số áp suất P1 và P2 trên bề mặt mẫu thử (1), từ đó không khí truyền qua chế phẩm. Sự chênh lệch về áp suất giữa các bề mặt chế phẩm được tạo nên bằng P1> P2 : Dùng bơm hút (hình 1.2a) Dùng quạt gió (hình 1.2b) Dùng nước chảy từ bình 2 nối với ống 3 và bình 4 phía trên đặt mẫu thí nghiệm 1. Hiệu số áp suất p đo bằng áp kế 5 (hình 1.2c) Xác định thể tích không khí V(m3) truyền qua diện tích F(m2) của mẫu sau thời gian T(s), từ đó tính được độ thẩm thấu không khí Kp theo công thức: 15 Kp= V/ F.T ( dm3/m2.s) Thể tích không khí V truyền qua mẫu vải đo bằng lưu lượng kế 6 hoặc bằng thể tích nước của bình 2 chảy xuống trong thời gian T hoặc tính theo hiệu số áp suất h=P1-P2 trước và sau tấm ngăn 7 đặt trong bình 4. Trong trường hợp này xác định thể tích không khí theo công thức thực nghiệm (Xcônnhicôp ) W=V/T =2.08.α.d 2 H .h 3 T (cm /s) W thể tích không khí đi qua mẫu trong 1 giây (cm3/giây) α Hệ số bổ sung, kể tới dòng không khí truyền qua lỗ nhỏ của tấm ngăn 7 và phụ thuộc vào sự tương quan giữa đường kính tấm ngăn 7 và đường kính bên trong của ống (α =0.6 ÷ 0.7) d : đường kính của lỗ tấm ngăn (mm) h : hiệu số áp suất giữa 2 mặt tấm ngăn (mmH20) H : Áp suất không khí (mmHg) T nhiệt độ không khí (0K) γ Mật độ không khí =1.29 kg/m3 Khi các đại lượng d, α, H, T, γ không đổi, lúc đó công thức trên được viết là : W= const . (công thức 3) Do đó trong thực tế : Độ thông khí Kp = W/F (cm3/m2.s) (công thức ) Để xác định độ thẩm thấu không khí của vải (đặc biệt là vải kỹ thuật từ tơ thiên nhiên, sợi hóa học…) còn dùng dụng cụ ATL- 2 (hình ) 16 Hình 9. sơ đồ dụng cụ ATL – 2 Mẫu vải thí nghiệm dạng hình tròn 1 đặt vào ổ mắc mẫu 2 có diện tích lỗ bằng 10, 20, 50 và 100 cm 2 , phía trên đặt vòng nén 3 Khi quạt gió 4 làm việc sẽ hút gío qua mẫu vải dưới các áp suất trong giới hạn : 0 ÷ 30 mmH20, 30÷100 mmH20, 100÷200 mmH20 thể hiện mức nước cất từ bình 13 dâng lên trên 3 ống nghiêng 12, giá trị mỗi vạch chia bằng 1mmH20 . Lưu lượng không khí truyền qua mẫu được xác định trên các ống 8, 9, 10, 11 tương ứng các giới hạn đó là 4÷40 lít/giờ, 20÷200 lít/giờ, 120÷1200 lít/giờ, 800÷8000 lít/giờ. Muốn vậy, vặn núm xoay 7 để phao 5 dâng lên trong ống sẽ tìm được lưu lượng không khí phù hợp . Sau đó xác định độ thẩm thấu không khí của vải theo công thức : B max = min 1000V 100V = (dm3/ m 2.s) 3600 F 36 F Trong đó : 17 V lưu lượng không khí (lít/giờ )cực đại và cực tiểu đối với tất cả mẫu thử F: diện tích thử (m2) II.2.2 Phương pháp Gurley : Nguyên lý : Đo lường thời gian tính bằng giây, cho 200mml khí đi qua vải dưới áp suất không đổi Hình 10: Nguyên lý Gurley I.3 Tiêu chuẩn 1. TCVN 5092-90 : Phương pháp xác định độ thoáng khí - Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định độ thoáng khí của các loại vải và một số sản phẩm dệt như bít tất, khăn. - Yêu cầu kỹ thuật về thiết bị thử : 18  Bộ phận căng mẫu có diện tích thử : 10 cm2, 20 cm2, 50 cm 2, 100 cm2  Đồng hồ đo thể tích khí có độ chính xác bằng 0.5 % giá trị giới hạn của thang đo.  Bộ phận điều chỉnh áp suất đảm bảo sự điều chỉnh chính xác áp suất cần thiết.tối thiểu là 2mbar.  Đồng hồ đo áp suất có vạch chia tới 50µbar hoặc nhỏ hơn đối với khoảng đo từ 0 đến 2mbar hoặc nhỏ hơn đối với khoảng đo từ 0 tới 2mbar.  Áp suất tối thiểu giữa 2 mặt mẫu thử được qui định như sau: Vải may mặc là 1mbar Vải dùng làm ô dù là 1.6mbar Vải kỹ thuật là 2mbar - Mẫu thử :  Được phép đo trực tiếp trên mẫu ban đầu  Số lần thử : 5 - Tính toán kết quả :  Thể tích khí đo được : V(dm3)  Độ thoáng khí : LP = V Sxt LP : Độ thoáng khí ( dm3/cm2x phút ) S : Diện tích mẫu thử (cm2) t : thời gian thử (phút) 19
- Xem thêm -