涡流纺纱器由纺纱堵头11、涡流管18及涡流管上面的纤维输送孔7和进风孔8等组成(见图5—1)。涡流管内气流的流动如图5—5所示

由于涡流管内的气流是从几个方面进入(进风孔、纤维输送孔、引纱管)的，流动比较复杂，应将气流分成几股加以分析：

1)空气从切向进风孔进入涡流管，由于进气孔面积小、涡流管内径大，气流进入管内就要扩散、膨胀，分成向下扩散气流V1、切向分速度V1′、旋转角速度ω1、垂直向下轴向分速度V1″，这股向下的气流被风机直接吸走，是无效气流；向上扩散气流V2、切向分速度V2′、旋转角速度ω2、垂直向上轴向分速度V2″，它可托持从纤维输送孔送下的纤维。

2)从纤维输送孔进入的气流V3，因输送孔向下的偏角，气流切向速度V3′形成涡流，角速度ω3及垂直向下的轴向分速度V3″，这股气流带着纤维沿纺纱堵头与管壁间的通道下滑。ω3与ω2旋转方向相同，V3″向下输送纤维，V2″向上托持纤维，作用相反。V2和V3这两股旋转涡流在纺纱堵头的下方相遇时，轴向产生的力达到平衡，此处形成一个近似平面的涡流场，纤维在到达平衡涡流场处被托住。在切向分速度V2′、V3′及离心力的作用下，纤维纱尾沿管壁绕涡流中心回转而形成圆锥形纱尾环，对纱条进行一边加捻、一边纤

维添加、一边引纱出引纱孔。

3)从引纱孔进人的气流向下，可使生头纱进入涡流管，与上述两股气流在纺纱堵头的下方平衡。

4)由于涡流管内的压力差(中心压力低，负压)和管的一端抽风的作用，三股气流逐渐向涡流中心旋转，沿中心线向下被风机吸走。

2.涡流管内的速度和压力的测定

管内的速度和压力分布可通过实测求得，理想的方法是用激光、高速摄影等，也可用微型毕托管测其静压和动压，用气流动压来换算气流切向速度。

式中：h为毫米水柱高度。

图5—6为涡流管内微型毕托管测定的部位。A、B、C、D、E、F六点均在纺纱位置附近并接近管壁处。测得数据及计算结果列于表5—1中。

从表5—

1可以看出：

(1)涡流在管内向上扩散运动，从月点至D点的速度逐渐减弱。

(2)从月点过渡到C点部位为纺纱有效涡流速度，从140m/s到131m/s。

(3)纤维从正点进入管内引到纺纱部位前，正点至D点是加速运动，有利于纤维伸直。

(4)F点的气压最低，使生头纱由引纱孔迅速吸入。

根据测定结果，计算出气流在纺纱部位的最大切向速度：

涡流管内径为16mm，则气流回转速度

可见，涡流管内的气流回转速度是很高的。

3.进风孔的气流压力、速度与涡流场的关系

图5—7所示为涡流管内进风孔的气流流动。

气流在进风孔内的流动视为管道流动，用柏努利方程求得：

式中：Pa为进风口外部大气压力；P1为涡流管内涡流边界处压力(在B处的压力)；P0为涡流管中心压力；ρ为空气密度；V1为涡流边界气流速度。

公式说明中心气压比大气压低。

4.抽气风机负压估算

涡流管内的负压值是由抽气风机产生的，风机的负压值：

式中：η为风机效率；ξ为阻力损失系数。

式中：D为涡流管内径；ny为纱条回转速度(由加捻和引纱速度决定)；ηr为涡流加捻效率。

根据纺纱要求，确定D、ny，ηr，可估算选择所需的风机负压。