辊壳式流浆箱结构与参数优化

发布时间：2020-06-23 17:01

【摘要】：流浆箱是造纸机中纸浆上网的设备,对抄造出质量良好的纸张起着关键性作用。在中低速纸机中多采用匀浆辊流浆箱,浆流通过匀浆辊时会产生较大横向流动,不利于稀释水定点调节。高速纸机中的水力式流浆箱,多采用湍流发生器产生微湍流,但其结构固定,不能根据纸张性能在线调节。本课题是基于发明专利“一种流浆箱(CN201310087488.1)”中所提出的辊壳式流浆箱,辊壳式流浆箱沟槽辊上的环形流道能够减少浆流横向流动,从而增强稀释水调节效果。还能通过改变沟槽辊转速或导流片的表面粗糙度调节浆流的湍流强度和尺寸,使流浆箱适应不同车速、不同纸张性能。纸浆在上网前的流动属于固液两相流体,流浆箱属于流体机械,本文采用CFD技术对辊壳式流浆箱内部流场进行数值模拟,据此对部分结构和参数进行了优化。通过改变喷浆速度、沟槽辊转速研究辊壳式流浆箱的车速控制机理。通过溢流室进口角度的变化设计实现对溢流室压力的调节。通过加入稀释水单元研究辊壳式流浆箱的稀释水调节效果和横幅扩散情况。本论文的具体研究内容和结果如下:(1)对辊壳式流浆箱喷浆速度与压力的关系进行研究。溢流室结构优化前,不同喷浆速度时的流场压力显示,流浆箱内部压力(均衡室压力和溢流室压力)与喷浆速度之间均符合二次函数关系。随着喷浆速度的升高,均衡室压力逐渐升高,但溢流室压力却逐渐下降,且始终为负压,这一规律与传统流浆箱不同,不便于调节控制。(2)对辊壳式流浆箱溢流室结构进行了优化。不同溢流室进口角度时的流场压力显示,一定范围内的溢流室进口角度与溢流室压力之间符合一次函数关系,溢流室压力随着进口角度的减小而增大。溢流室结构优化后,溢流室压力可以不再是负压,且随着喷浆速度的升高而升高,与传统流浆箱的规律一致。通过溢流室进口角度变化设计可以实现理想的溢流室压力范围,这可以扩大敞开式流浆箱的车速范围,可简化流浆箱结构,且便于操作,降低制造成本及运行成本。(3)不同沟槽辊转速时的流场压力显示,溢流室压力随着沟槽辊转速的升高而降低。溢流室进口角度优化后,溢流室压力随沟槽辊转速的变化率有较大幅度降低。这表明调节沟槽辊转速不仅可以改变浆流的湍流程度,还可以调节箱内总压。当溢流室进口的倾斜角度不变,通过电机调节沟槽辊转速可以进一步微调溢流室压力,达到调节喷浆速度的目的。(4)对辊壳式流浆箱稀释水调节效果进行研究。采用两种密度不同的相溶流体,其混合密度变化即代表稀释水的分布情况。首先,通过单流道模型研究稀释水的混合效果,结果表明,最稳定的稀释水添加位置为辊壳外45.0°,而且稀释水流速不应小于0.7m/s。其次,通过三流道模型(只在中间流道加入稀释水)研究稀释水的横幅扩散情况,各流道的稀释水调节效果表明,沟槽辊能较好地限制稀释水发生横幅扩散。(5)稀释水的横幅扩散情况不仅与沟槽辊顶部和辊壳之间的间隙大小有关,还与出口唇板的结构有关。结果表明,间隙越小,稀释水的横幅扩散程度越小,但对沟槽辊和辊壳的表面加工精度要求越高。通过优化唇板结构,提高了唇口处的定点调节效果。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS734
【图文】：

1-沟槽辊辊体 2-挡环 3-导流片 4-环形流道图 1-2 沟槽辊结构图Fig. 1-2 Structure diagram of grooved roller的特点流的湍流程度式流浆箱的匀整元件，它能根据实际生产所需种纸浆均能达到高强度、小尺寸的湍流。沟槽止辊壳之间的速度差[33]，速度差越大产生的湍此，当浆料或产品换代时，只需要调整沟槽辊能达到理想的湍流程度，而无需根据纸产品性能释水横幅定量调节由多个环形流道组成，从均衡室进入后的浆流在环形流道之间的横向流动，使浆流只能沿着沟槽等问题。当添加稀释白水进行横幅定量调节时很难在沟槽辊横幅方向上发生扩散，这时对于

箱的基本结构和工作原理，利用数值模拟的方法研究了流浆箱上部步确定了沟槽辊的尺寸和转速。并在后续的研究中对其沟槽辊导流35]。在对辊壳式流浆箱的流体仿真研究中，利用 FLUENT 软件研究了辊和结构时的流动特性，优化了沟槽辊上部环形流道之间的宽度和沟构。研究不同喷浆速度、不同沟槽辊转速时的流场各项分布情况，速，优化了辊壳式流浆箱的均衡室进口位置和角度[36]。利用 FLUENT 数值模拟的方法研究了辊壳式流浆箱喷浆速度和沟的速度分布和湍流强度的影响[33]。研究结果表明沟槽辊环形流道宽5mm，当沟槽辊转速为 120rad/s 时，沟槽辊各流道内的湍流强度最，最有利于分散纸浆中纤维网络或絮聚团。利用 SolidWorks 绘制出辊壳式流浆箱的三维模型，首次设计出了一箱实验装置[37]，如图 1-3。并利用 FLUENT 软件初步研究了辊壳式力之间关系。并研究了沟槽辊转速变化对均衡室压力和溢流室压力体的喷浆速度控制机理和依据。溢流调压室

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐红霞;;满流式水力流浆箱[J];中华纸业;2014年10期

2 张艳玲;;纸机流浆箱的发展综述[J];湖北造纸;2010年02期

3 林美婵;;中国版高速水力式流浆箱关键技术的研发[J];华东纸业;2009年04期

4 汤伟,王孟效,李明辉;纸机流浆箱的发展综述[J];陕西科技大学学报;2005年05期

5 唐传腾,吴默然,赵凤敏;Optiflo流浆箱简介[J];黑龙江造纸;2001年01期

6 刘水平;造纸机流浆箱改造要点[J];轻工机械;1997年03期

7 黄立昂;纸机流浆箱的技术改造[J];北方造纸;1995年03期

8 林美婵,张展鹤;流浆箱操作[J];中国造纸;1990年03期

9 Stan Lord;马伯龙;;正确选择流浆箱[J];国际造纸;1991年06期

10 苏改铭,卢谦和;适用于中、低速造纸机的新型集流式飘片流浆箱结构及性能模拟试验研究[J];广东造纸;1991年03期

相关会议论文 前10条

1 李坤;;水力式流浆箱国产化的困难——管束装置的设计及加工[A];第三届中国造纸装备发展论坛报告和论文专集[C];2016年

2 林美婵;;流浆箱的设计与选型[A];中国造纸学会第十届学术年会论文集[C];2001年

3 张江;张根宝;马汇海;;神经网络内模控制在气垫式流浆箱中的应用[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年

4 秦建;;MasterJet-G流浆箱在高速新闻纸机上的应用和控制[A];2004年中国造纸学会新闻纸专业委员会学术年会论文及报告汇编[C];2004年

5 胡楠;张辉;张洪成;戴传东;刘铸红;张晓磊;夏吉瑞;张海晖;刘继光;刘光辉;;“十二五”自主装备创新成果(之三):纸机关键装备技术[A];第三届中国造纸装备发展论坛报告和论文专集[C];2016年

6 雷以超;刘建安;周庆乐;樊惠明;聂德波;;岳阳纸厂1760/180～250纸机流浆箱技术改造情况介绍[A];中国造纸学会第九届学术年会论文集[C];1999年

7 黄章军;高汉文;;影响造纸法再造烟叶基片横幅定量的主要因素及其控制[A];中国烟草2013年学术年会论文集[C];2013年

8 傅哲凡;崔良溶;葛曹杰;张海晖;;真空圆网成形器流浆箱的结构与设计[A];全国特种纸技术交流会暨特种纸委员会第八届年会论文集[C];2013年

9 盛海鹏;姜丰伟;刘铸红;;纸机改造EPC项目经典案例[A];第三届中国造纸装备发展论坛报告和论文专集[C];2016年

10 Paul Meinander;宋德龙;;实践证明紧凑型造纸系统切实可行[A];2001中国造纸学会学术报告会论文集[C];2001年

相关重要报纸文章 前1条

1 唐竟元邋张胜尊;节能减排 致力福“纸”[N];大众科技报;2008年

相关博士学位论文 前5条

1 冯郁成;现代造纸机稀释水流浆箱的智能化质量控制技术的研究[D];华南理工大学;2018年

2 杨旭;现代造纸机稀释水流浆箱关键技术与结构研究[D];华南理工大学;2016年

3 康国兵;水力式流浆箱关键技术机理研究与CFD应用[D];华南理工大学;2011年

4 喻迪;纸浆的流变特性及其在异形流道中流动的计算机模拟研究[D];华南理工大学;2015年

5 杜红霞;水力式流浆箱内浆料流动的数值模拟和试验研究[D];浙江大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨恒;辊壳式流浆箱结构与参数优化[D];陕西科技大学;2019年

2 张卫江;气垫式流浆箱控制系统的研究和改进[D];陕西科技大学;2012年

3 高丁义;4400/400纸机气垫式流浆箱控制系统的工程实现与调试[D];陕西科技大学;2012年

4 肖宗亮;新型水力式流浆箱内浆料流动机理及数值模拟研究[D];浙江大学;2006年

5 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年

6 牛绪钟;稀释水水力式流浆箱本体控制系统的研究与实现[D];陕西科技大学;2012年

7 林晓林;辊壳式流浆箱的流体仿真研究[D];陕西科技大学;2016年

8 刘晓丹;稀释型流浆箱内稀释水与浆流混合特性的数值模拟研究[D];陕西科技大学;2016年

9 陈航;稀释水水力式流浆箱控制系统研究[D];陕西科技大学;2014年

10 郭雅飞;基于稀释水水力式流浆箱的横幅定量控制策略研究[D];陕西科技大学;2013年

本文编号：2727639