冷却气流速度和分布的研究

熔体纺丝在整个冷却室高度的纺丝线上，纤维对冷却条件的强化程度要求不同，故在整个整流器的送风高度上送出的冷却气流要求具有一定的速度分布。速度分布不同，则要求吹风装置的结构不同。

如果要在整个送风高度上得到均匀的气流分布，则整流装置各部分都应具有相同的阻力系数，或者整个供气室内各个高度上具有相等的静压。要实现这一要求，整个供气室的截面应逐渐缩小。由于整流器送风的高度不变，所以空气导向板应该是倾斜安装的平直板。

冷却气流要求具有一定的速度分布，当供气室为均匀分布的结构形式时，则可以借改变整流器的阻力特性即借开孔分布（孔径或孔数）的多孔板来实现。冷却气流风速沿轴向分布计算如下：

在图1-17 中，A 为上风室截面面积，v1、A1、v2、A2为相邻两个送风单元的出风速度及面积，V1、H1、V2、H2、V3、H3为上风室气流速度和静压。

图1-17　吹风送风工作示意图

沿上风室送风高度上任意取两个单元，不考虑摩擦阻力损失和位能变化，则有物料平衡方程：

能量平衡方程为：

其中，整流器阻力为：

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横截面上流量为：

对以上方程式（1-23）～式（1-29）进行分析，当要求设计的冷却气流风速沿轴向均匀分布，即v1＝v2，假设整个整流装置各部分都具有相同的阻力系数，ξ1＝ξ2时，整个上风室沿轴向有相同的静压，H1＝H2；上风室任意截面上风速处处相等，V1＝V2；冷却空气流量Q1＝Q2；则A1v1＝A2v2＝0，即v1＝v2＝0；

由于v1＝v2＝0，说明只有冷却吹风速度为0，才能保证风速沿轴向均匀分布，因此为得到理想的风速分布，可以选用按工艺要求的开孔数量分配，使得ξ1≠ξ2。

当工艺要求均匀分布时，由于Q1＞Q2，则V1＞V2，由式（1-25）得到H1＜H2，则ξ1＜ξ2。根据这个结论，环吹风装置的多孔整流板的开孔数量从上至下逐渐增多，保证吹风速度沿轴向均匀分布。

当采用开孔数量均匀的多孔板整流时，由于Q1＞Q2，则V1＞V2，由式（1-25）得到H1＜H2，则v1＜v2。即吹风速度沿轴向从上至下逐渐降低，不能满足工艺要求，此时，可改变A得到：

由于v1＝v2，则可得到H1＝H2、V1＝V2，带入式（1-30），得：

化简后得：

当吹风宽度不变时，沿高度方向的深度则成为一条斜边，侧吹风即如此。