为实现造纸工业可持续发展，近十多年来，废纸利用率不断增加，废纸处理技术也得到了飞速的发展。碎浆是废纸处理技术中关键的第一道工序，作为碎浆设备的高浓碎浆机在废纸制浆领域有着不可替代的重要地位。深入研究高浓碎浆机的结构及碎解机理将为实现碎浆设备的国产化及高效使用奠定基础。 本论文在研究高浓水力碎浆机工作原理的基础上，结合中浓纸浆的流体动力学特性，对高浓水力碎浆机的结构进行了设计和探讨。合理的结构保证了浆料的良好循环及高效碎解，确保成浆质量。在碎浆过程中，废纸受到多种机械作用，包括转子对大片废纸的撕裂作用，转子与废纸的摩擦作用，及纤维与纤维之间的摩擦和搓揉作用。因此，研究碎浆过程中的循环和机械作用是非常必要和重要的。本论文在不同浆种的碎浆实验中对循环状态和碎浆效果进行了观察和检测，研究了高浓水力碎浆机工作过程中浆料的循环特性及碎解特性。 从对实验室高浓水力碎浆机的设计过程和实验验证中我们可以知道，本论文设计的实验室高浓碎浆机结构比较合理，能在较高浓度下实现浆料在槽内的循环运动，将废纸离解成单根纤维，又能尽量不碎化杂质。对于高浓水力碎浆机的结构优化，主要可以从两方面考虑:一是碎浆机转子的结构参数；二是槽体的结构及其相关参数。 本论文采用自主设计的实验室高浓碎浆机对不同浆种和不同浓度的废纸进行碎浆实验。研究了浆料在碎浆机中的循环和碎解特性，以及温度、转速、浓度等因素对碎浆效果的影响。在不同浓度下，浆料在碎浆机内循环有不同的现象。中高浓浆料在槽体中循环时没有低浓浆料的涡旋现象，三股浆流明显，流速较快。循环运动中浆料沿槽体径向存在速度梯度，由内向外浆料运动速度逐渐降低。增大浓度，在靠近槽壁处会出现浆料堆积现象，浆料不能及时连续的运动至转子的高湍流区域，这是因为转子给浆料施加的剪切应力不足，可通过提高转速解决这一问题。浆浓继续增大后，槽内浆料停止了运动，转子在浆料中形成一个空穴，并在其中转动。提高转速，这一现象也没有明显改善。这种现象发生的质量浓度由废纸原料种类决定。对于OMG，这一浓度大约为16％，采用ONP做同一实验，是在浓度10％左右。这是因为OMG中填料含量高于ONP。 在废纸的碎解过程中，碎片含量与时间成指数函数关系。碎解初期，碎片含量随时间增加而降低，单位能耗相对于碎片含量近似线性增加。当碎片含量下降到一定程度后，随时间延长，碎片含量降低缓慢，单位能耗则急剧升高。对于未加化学药品的ONP的碎解，这一变化出现在碎片含量为10％的附近。将碎片含量 和时间的指数函数关系绘制于半对数坐标系中，可以根据曲线斜率的大小判断废纸碎解的快慢程度。在设备正常工作范围内，增加浆料浓度，升高碎解温度，以及提高转子转速都有利于加快纤维离解，并可有效降低单位能耗。