从传热学角度分析了染色过程的温度场变化及热扩散过程，以及染色过程中温度场变化对敏感色的影响，并讨论了气液染色机和气流雾化染色机的热平衡条件。指出在气液染色机中染敏感色时，通过提高织物的带液量以缩短温度的热平衡时间，采用前置式组合染液喷嘴，利用提布辊辊面对织物的挤压和气流的渗透压作用，对织物单次循环中的热扩散产生多次作用，为敏感色匀染所需的温度场提供有利条件。

一、气液染色机与敏感色

织物浸染工艺中，敏感色的染色难度较大，要求较高，其不仅与染料性能有关，而且涉及设备性能和工艺控制。一些敏感色染料主要表现在同一温度下各组分染料上染速率的差异，也是对温度的敏感程度不同。

为了这类敏感色染料的均匀上染，除选择配伍性较好的染料，并采取一定的工艺控制外，更重要的是控制好设备的温度场变化条件。

气液染色机不仅融入了气流染色和普通溢流喷射染色的元素，而且在敏感色染色方面，解决了目前气流染色机对敏感色染色困难的问题。

二、气液染色机和气流染色机的结构原理

根据气液染色机和气流染色机的结构原理，分析了二者在相同工艺条件下温度场的变化情况，指出气流染色在敏感色染色过程中温度变化梯度大所产生的温度差，是影响敏感色染料均匀上染的主要原因；同时，对气液染色机适于敏感色的固有机械条件和结构特性进行了诠释。

（1）染色过程中的温度场分析

从传热学的角度来看，染色可以视为

  被染物、液相、气相和设备等组成的一个传热系统，其内各点温度的集合称为温度场，它是时间和空间的函数。

染色中的温度实际上是一个温度变化过程，并且温度分布是随时间而改变的。因此，染色的温度场是一种非稳态的温度场。

（2）染色升温过程中

主缸体内部总是存在气相、液相和织物之间的温度差异。有测试表明，气流染色机喷嘴内染液的温度与主缸内染液温度大可相差10℃，这种温差对一些温度敏感型染料的均匀上染影响很大。同样在降温过程中，主缸体内部气相、液相和织物之间也存在温差。如果温差过大，会使主缸内在气相和液相的织物因布面收缩不均匀而产生折痕。

尽管纤维与水的比热不同，但含水大的织物会受水的比热影响而提高吸热量，即吸收同样的热量，其温度会比含水量小的织物低。基于这一原因，提高织物在升温过程中的带液量，有利于减少织物与液相（染液）的温差。

根据上述染色过程中温度场变化情况，针对气液染色机和气流染色机的结构特点，分析二者的温度场变化状态，可以解释气液染色机为什么能够适于敏感色染色。

（3）气流雾化染色机的温度场变化

为雾化染液，目前的气流染色机主要采用雾化喷嘴，单管织物单次循环的供液量为80～100L。

对于较大容布量250kg的标准单管，织物的带液量为32%～40%，比溢流染色机的带液量要低，纯棉织物需要循环5～6圈才能够达到较高的带液量。在此设备条件下，染色升温时织物在单次循环中，织物在贮布槽内与在喷嘴中的温差较大，对敏感色染料中各组分的上染速率会产生较大影响，很难达到均匀一致的上染速率，因而不容易获得匀染效果。

由于气流雾化染色机的染液雾化喷嘴，是为了获得所谓的染液雾化效果而设计的，织物单次循环在喷嘴中所获得的染液量不可能太大，因而不能够利用液体的比热来提高织物的吸热量。即使通过染色工艺设计和控制，也无法满足敏感色染色对温度场变化的要求。而普通溢流或喷射染色机基本可以达到上述要求，这是因为织物在喷嘴中可以获得较多的带液量，整个染色系统（包括被染织物、染液、空气以及设备）的温度梯度变化可控；再通过控制加料方式，基本能够满足敏感色染色的工艺条件。

（4）气液染色机的温度场变化

与气流染色机相比，气液染色机中的织物虽然也是依靠气流牵引，但是气流并没有携带染液，因而与被染织物在单次循环交换的染液量不受到任何限制，完全可以根据染色过程的需要来确定织物单次循环的带液量。对于敏感色的温度场，可通过提高被染织物带液量，缩短传热系统中各点的温度平衡时间，以获得染料的均匀上染效果。

除此之外，气液染色机的前置式染液喷嘴形式，可以使织物在单次循环中（即动程），一开始很快与染液接触，及时获得染液的热传递。相对后置式染液喷嘴，前者染液与被染织物在单次循环的动程中获得的热交换时间更长，加速了完成热平衡过程的进程。这是目前其他气流染色机和普通溢喷染色机所不具备的。正因为这种设备条件，可减少敏感色对染色工艺设计和控制的依赖性，使得工艺操作更加简便。

（5）染色过程的温度平衡

在织物浸染过程中，温度是使纤维溶胀或化纤大分子链伸展、控制染料上染速率的主要工艺参数之一。由于染色过程的温度变化是一个不稳定的温度场，热扩散成为反映传热系统导热能力的特征值。显然，在相同的加热或冷却条件下，导热系数越大、蓄热能力越小的物体，热扩散系数越大，温度变化的速率越快，传热系统内部各点温度趋于一致的能力也越强，即温度越容易达到平衡（均匀）。

在实际应用中发现，气液染色机特别适于敏感色染色。这与气液染色机的前置式组合染液喷嘴、提布辊和气流喷嘴三者之间的位置，以及作用条件密切相关。气液染色机的前置式组合染液喷嘴的供液形式，提布辊辊面对织物的挤压和气流的渗透压作用，对织物单次循环中的热扩散产生多次作用，因而为敏感色匀染所需的温度场提供了有利条件。

相比之下，气流染色机的染液被夹带在气流中，形成水、蒸汽和空气多种介质混合体，各组分介质的比热差异在短时间内容易形成温度差。而小浴比溢流或喷射染色机也不具备织物单次循环的多次作用条件，同样对敏感色的染色也存在温度场控制难度大的问题。