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废纸已在我国造纸工业所用原材料中占比达65%之多,而且这种趋势还在不断增加;而在废纸中,含有大量不同种类的大、重杂质,其中又以玻璃、金属钉、砂粒等重杂质居多,如果不加以有效去除,不仅直接影响纸浆及纸张的质量,而且损坏设备。为了能够高效地去除这些重杂质,常规净化流程中首先安排有重杂高浓锥形渣器。因而,不断研究并设计出用于废纸制浆的新型高效节能的锥形除渣器意义重大。本文在对造纸工业用传统高浓锥形除渣器的功能、结构和工作原理进行剖析;在此基础上,从高效节能的角度,利用Fluent软件对高浓锥形除渣器进行数值模拟,进一步分析其结果,并提出了优化和改进其结构的路径;最后,提出了具有创造性的新型导流式高效节能的高浓锥形除渣器结构形式,并对其进行模拟分析验证。本文取得的研究成果如下:(1)对传统高浓除渣器进行模拟并分析其内部流场规律,可知其内部流场具有不对称性,不利于设备的稳定运行;而且压力降较大,所需的能耗更高;同时在良浆出口处存在短路流,影响除渣器的分离效率。(2)为了提高传统的高浓锥形除渣器浆杂分离效率和能耗,一个重要路径是提高其内部流场的对称性以及缩短浆、杂之间的分离距离和阻力;为此,在高浓锥形除渣器中增加了新型导流叶片结构的构想,并设计了全新的导流式高浓锥形除渣器。(3)对导流式锥形高浓除渣器进行模拟分析,发现其可以使浆料产生稳定的涡旋流场;同时,其内部流场无论是压力分布还是速度分布都具有对称性,因此,能够有效地消除传统切入式高浓锥形除渣器的偏心现象,减少浆料的流动阻力,不仅使设备运行更加稳定,分离效率也得到了进一步的提高。(4)将导流式高浓除渣器与传统的高浓除渣器对比,发现其最大压力降可减少2.25kpa,所需的能耗更低;内部浆料的流动速度更快,速度梯度更小,造旋能力更强;同时其良浆出口的短路流更少,更有利于除渣器内部的浆渣分离。(5)在两种除渣器直径都为150mm且内部浆料都为3%浓度废纸浆的条件下,对于导流式除渣器,其良浆出口流量为4.42kg/s,渣浆出口流量为1.08kg/s,整个除渣器的收集效率为80.54%;而对于切入式除渣器,其良浆出口流量为3.88kg/s,渣浆出口流量为1.69kg/s,除渣器的良浆收集效率为68.31%。因此,导流式除渣器比切入式除渣器良浆收集效率提高了12%;同时在分离密度较大的石子颗粒时,导流式高浓除渣器分离效率提高了3%以上。