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在纺织印染领域,通常需要在后整理工序中使用烫光设备对织物进行烫光处理以增进织物的表面光泽和手感,提升织物的品质。烫光辊作为后整理装置烫光机的核心部件,其温度均匀与否会直接影响织物的烫光效果。目前国内外的电加热式烫光辊普遍采用内置铝芯的结构,其工作原理是通过给铝芯内部的电加热管通电加热铝芯,铝芯再将热量传递到烫光辊表面从而达到烫光的目的。这种烫光辊存在启动时间较长,表面温度差异大的问题,特别是在烫光辊左右两端温差很大,经常出现同一片织物烫光效果差异很大。为了解决上述问题,本文结合径向传热热管的优异性能,开发出一种新型的热管式烫光辊,对开发的新型烫光辊进行了理论和实验研究。 本研究主要内容包括:⑴在保持原铝芯式烫光辊外部结构的前提下,开发设计了热管式烫光辊的结构,包括管结合件的设计、吸液芯的选型与计算、工作液体的选择。分析了热管式烫光辊的传热过程,计算了其传热过程中的热阻,分析了热阻在两种烫光辊的传热过程中的影响,计算结果表明热管式烫光辊的热阻更小,更有利于热量传递。⑵对开发设计的热管式烫光辊进行加工制造,搭建实验平台,设计实验系统,对制造成的试验件进行了性能测试实验研究,实验的主要目的是测试烫光辊的启动性能和均温特性,在同样的实验条件下对铝芯式烫光辊也做了实验研究用来作为参照对比。⑶针对实验结果,对两种烫光辊的启动性能、二次启动能力以及均温特性进行了分析比较,结果表明,相比于铝芯式烫光辊,热管式烫光辊有更快的温度响应时间,热管式烫光辊在达到工作温度后没有热源的条件下能工作更长的时间,再次接通热源后又可以再更短的时间内迅速提高温度,二次启动能力良好;同时热管式烫光辊在工作过程中整个表面的最大温差为2℃,相比于铝芯式烫光辊,均温效果十分明显。最后采用最小二乘法得出了启动时间实验关联式。⑷针对热管式烫光辊在一组实验过程中出现电加热管变形的问题,采用ANSYS有限元分析软件对其变形情况进行了模拟。模拟结果表明热管式烫光辊在升温过程中出现过大的内外温差是导致这一问题的主要原因,以后在加热过程中要保证温差在240℃以下,为以后热管式烫光辊在工作过程中如何防止变形提供了借鉴,在以后的使用中尤其是在升温过程中要控制加热速率,防止烫光辊内外温差过大而引起热管式烫光辊的变形。本研究开发的热管式烫光辊启动迅速,表面温度均匀,可以达到良好的烫光效果,制造成本低,同时可以达到节能的目的,具有工程应用价值,也为以后烫光辊的优化设计提供了参考。