本文在国家科技支撑计划项目“典型工业流程泵输送系统关键技术及运行节能策略”(编号:2011BAF14B02),江苏省科技工业支撑计划项目“离心式中浓纸浆输送系统关键技术研究及产品开发”(编号:BE2010171)的资助下开展工作。　　 中浓制浆技术可以减少制浆过程中的用水量和造纸废水排放量,有利于环境保护。离心式中浓浆泵是实现中浓输送的主要部件,与普通低浓浆泵相比,中浓浆泵增加了湍流发生器和除气装置。湍流发生器实现中浓纸浆悬浮液的流体化和气液分离,除气装置将汇聚在叶轮低压区的气团排出,使泵正常工作。　　 本文研究分析了中浓纸浆的流动特性,对离心式中浓纸浆泵湍流发生器的设计及泵气液分离进行了研究。具体研究内容如下:　　 1.对中浓纸浆悬浮液的流动特性进行了研究。通过分析其流动特性,确定了中浓纸浆在管道流动中的流体化临界条件,得出不同浓度下的中浓纸浆实现流体化的临界剪切速度,总结归纳了质量浓度5%～16%的中浓纸浆的含气率等参数,分析中浓纸浆悬浮液中的气体含量对中浓浆泵性能的影响。　　 2.建立了中浓浆泵螺旋叶片式湍流发生器的设计方法。提出了一种等螺距与变螺距相结合的湍流发生器叶片型线,能实现中浓浆泵湍流发生器的喂料,流体化和气液分离功能,推导出了叶片型线的型线方程,并确定了湍流发生器其它结构参数的设计方法。依据型线方程设计了四种湍流发生器。　　 3.对比了叶片型线对湍流发生器水力性能和气液分离效果的影响。应用CFD软件ANSYSCFX,采用RNGk-ε湍流模型,欧拉气液两相流模型,以含气率10%的纸浆为介质,对四种湍流发生器的气液两相流场进行了数值模拟,预测了四种设计型线下的湍流发生器流场的水力性能,并通过对比湍流发生器截面和表面的气相分布情况,分析了四种湍流发生器的气液分离效果。结果表明,湍流发生器采用等螺距与变螺距相结合的叶片型线时,即方案一时,具有较好的水力性能和气液分离效果。　　 4.模拟研究了流量和转速对湍流发生器气液分离效果的影响。对比方案一湍流发生器表面的气相分布,分析了流量和转速对湍流发生器气液分离效果的影响。结果表明,减小流量或提高转速可明显改善湍流发生器的气液分离效果。　　 5.模拟研究了中浓浆泵的排气过程,提出改善中浓浆泵排气效果的方法。模拟了带湍流发生器的中浓纸浆泵的气液两相流场,得到中浓浆泵的水力性能,并与实际运行工况进行了对比。通过数值模拟分析了气团在浆泵转子(泵叶轮和湍流发生器)内的分布,验证了中浓浆泵排气的工作原理;通过改变中浓浆泵立管液位和泵排气口的压力,对比浆泵排气口出水量和含气率等参数,预测中浓浆泵的排气效果,研究了立管液位和除气真空泵的真空度对浆泵排气性能的影响。结果表明,降低立管液位可以减少排气口的出水量,配置真空泵可以改善中浓纸浆泵的排气效果,但除气真空泵应保持在较低的真空度。