水力碎浆机的固液两相流场数值计算及碎浆效率影响研究

发布时间：2020-09-18 21:38

　　随着包装行业的不断发展,加之社会倡导利用废弃资源、节能减排,纸浆模塑制品目前已经成为不可忽视的包装制品。水力碎浆机是生产纸浆模塑的重要设备。因此提高水力碎浆机的碎浆效率具有重要意义。水力碎浆机内纤维与水所形成的的固液两相流的流动较复杂,因此使用计算流体力学(CFD)的方法研究其内部的流场特性。本文主要研究内容如下:(1)建立水力碎浆机的数学模型。综合运用Inventor三维模型软件、ANSYS Meshing与ICEM CFD网格划分软件构建水力碎浆机内流场的网格模型。在软件Fluent18.0中选择欧拉两相流模型中VOF模型、RNG k-?湍流模型,定义网格模型不同区域上的运动情况以及边界条件,使用多重参考系法(MRF)处理转子旋转域部分。(2)使用CFD-Post软件对数值模拟得到的结果进行后处理,采用流场内流速、湍流强度的分布以及转子的动压力分布作为描述流场的参数。根据数值模拟得到的结果分析水力碎浆机结构对流场特性产生的影响并提出提高碎浆效率的方向。(3)根据上一章提出的提高碎浆效率的方向,数值模拟计算在分别改变转子位置、尺寸以及形状后的流场特性,与改变前流场的速度、湍流强度以及转子的动压力分布情况进行对比,并分析结果对碎浆效率产生的影响。(4)通过实验研究水力碎浆机内流场不同位置的流速分布以及转子的轴功率,并将实验数据与数值模拟得到的结果进行对比,验证数值模拟的有效性。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH69
【部分图文】：

碎浆机,碎解,高浓碎浆,浆机

科技大学硕士学位机的功能生产纸浆模塑制品的过程中具有重要作用，目前浆机与立式水力碎浆机。碎浆设备的作用就是解。使之前交织紧密的纤维解离成疏松的纤维浆机按碎解浓度可分为高浓、中浓、低浓三种。厂采用的都是立式低浓水力碎浆机，这种碎浆机。而中浓与高浓碎浆机主要运用于碎解需要脱机的结构力碎浆机的基本结构大致相同，均由槽体、转子机为例，如下图 1-1 所示。机概述

浆料,碎浆,原料

作用、以及碎浆原料之间的摩擦作用，使纸内部浆原料在碎浆过程中所受到的机械、水力剪切用占主导地位[4]。场形成漩涡时，会产生水平运动与垂直运动。水带动浆料由纸浆面至底部进行水平方向上的旋靠近转子中心区域的浆料受到转子的作用进行壁的阻力作用后沿壁面由下而上到达水平面流回至转子中心区域，形成一个浆料由下而上运动，即为涡流[18]。垂直运动使废纸等碎浆原料机械作用。但由于浆料卷入时会受到漩涡与浆料，即碎浆原料不易与转子发生撞击从而减少了的碎解，可在立式水力碎浆机中安装导流板。这加碎浆原料与水力碎浆机之间的摩擦点而达到

碎浆,水力碎浆机,型槽,情况

不易松散，因此需要较长的时间碎浆原料才能完全浸入液子处进行碎浆。所以改进水力碎浆机的槽体结构是为了改变碎浆原料机中的移动路径，改变浆料的流向，从而加快碎浆原料浸入液面的速子之间的接触次数增多，达到提高碎浆效率的目的。了改变碎浆原料在水力碎浆机内部的运动路径，Thermo-Black Clawso 型槽体结构的基础上研发出了 D 型槽体。在 O 型槽体中所产生的涡形，而在 D 型槽体中，涡流会与 D 型槽体的平面边发生接触从而改流动方向。下图 1-3 可以较为明显地看出碎浆机工作时 O 型槽体与区别。这样被强行改变流向的湍流可以使碎浆原料更容易松散，同时循环路径更短，缩短了碎浆原料接触到转子所需要的时间并增加了与次数，能够提高碎浆效率[43-44]。但与 O 型槽体相比，D 型槽体容积有死角。且由于 D 形流属于不对称流，因此有一部分能量会在浆料壁时浪费，同时这种不对称流也会使槽体与转子的受力不对称，整个会产生较大振动而影响使用寿命[5]。

【参考文献】