[实用新型]纤维结晶控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于纤维结构控制技术领域，特别是涉及一种纤维结晶控制装置。 

背景技术

现有技术中，尚未发现能够自动控制纺丝过程中纤维结晶度的装置。这是因为，目前不具有连续在线检测纤维结晶度的手段。当需要调节纤维结晶度时，一般要经过人工取样检测、人工调整工艺参数、再人工取样检测和再人工调整工艺参数等这样一个循环过程。 

纺丝过程中纤维的结晶度与纺丝工艺参数(熔体的温度和压力、冷却介质的温度和速度、卷绕速度等)密切相关。当这些工艺参数发生波动时，结晶度一般将产生对应的变化。理论上，可通过纺丝过程的动力学模型来计算卷绕点处的结晶度大小。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种纤维结晶控制装置，以解决现有技术中需要手工调节纤维结晶度、调节时间长以及调节流程繁琐的问题。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纤维结晶控制装置，包括依次串联的一个检测模块，一个计算模块和一个控制模块，所述的检测模块用于检测纺丝过程的边界条件；所述的计算模块根据纺丝过程的动力学模型和检测模块检测到的边界条件来计算卷绕点处的结晶度；所述的控制模块根据结晶设定值与计算模块输出的卷绕点处的结晶度之间的偏差，调节卷绕速度设定值，并将卷绕速度设定值传递至卷绕装置。 

所述的控制模块通过下述步骤实现控制：当所述的结晶设定值与计算模块输出的卷绕点处的结晶度之间的偏差大于零时，增大所述卷绕速度设定值；当所述的结晶设定值与计算模块输出的卷绕点处的结晶度之间的偏差小于零时，减小所述卷绕速度设定值。 

所述的动力学模型采用速度-时间导数的本构方程、力-时间导数的动量方程、温度-时间导数的能量方程和结晶度-时间导数的结晶方程与检测模块检测到的边界条件来计算卷绕点处的结晶度。 

有益效果 

本实用新型涉及一种纤维结晶控制装置，通过检测模块，计算模块和控制模块可以自动控制纤维结晶度，在计算模块中提出一种数学模型，通过数学模型仿真的结晶度来调节卷绕速度，由于卷绕速度能够随着工艺参数波动而变化，从而卷绕点处的结晶度将稳定于结晶设定值附近，因此，本实用新型摆脱了人工调节纤维结晶度的繁琐而慢长的流程，可 以自动、高效的调节纤维结晶度。 

附图说明

图1为本实用新型的示意图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

实施例1 

如图1所示，本实用新型提供一种纤维结晶控制装置，包括依次串联的一个检测模块1，一个计算模块2和一个控制模块3，所述的检测模块1用于检测纺丝过程的边界条件；所述的计算模块2根据纺丝过程的动力学模型和检测模块3检测到的边界条件来计算卷绕点处的结晶度；所述的控制模块3根据结晶设定值与计算模块2输出的卷绕点处的结晶度之间的偏差，调节卷绕速度设定值，并将卷绕速度设定值传递至卷绕装置4；所述的控制模块3通过下述步骤实现控制：当所述的结晶设定值与计算模块2输出的卷绕点处的结晶度之间的偏差大于零时，增大所述卷绕速度设定值；当所述的结晶设定值与计算模块2输出的卷绕点处的结晶度之间的偏差小于零时，减小所述卷绕速度设定值；所述的动力学模型采用速度-时间导数的本构方程 

dv/dt＝(ρv²)/(wE ρv F ρw v²)(E/ηF w g+C_f ρ_aπrv³)、 

力-时间导数的动量方程 

dF/dt＝1/(wE ρv F ρw v²) 

[(ρ w v²)E/ηF+(wE ρv F)(Cfρ_aπrv³w g)]、 

温度-时间导数的能量方程 

dT/dt＝(2πr h)/(wC_V)v(T T_a) 

和结晶度-时间导数的结晶方程 

dT/dt＝(2πr h)/(w C_V)v(T T_a)与检测模块1检测到的边界条件来计算卷绕点处的结晶度；其中，v为速度(m·s-1)，F为张力(N)，T为温度(K)，X为结晶度，t为时间(s)，w为质量流量(kg·s-1)，ρ为密度(kg·m-3)，ρa为空气密度(kg·m-3)，r为半径(m)，E 为弹性模量(Pa)，η为拉伸粘度(Pa·-s)，g为重力加速度(m·s-2)，CV为等容热容(J·kg-1·K-1)，Cf为空气摩擦系数，h为对流传热系数，Ta为空气温度(K)，Kst为结晶速率常数(s-1)；n为一指数因子。