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本文从流体力学的角度,研究浆料的流体力学特性和气垫式流浆箱的作用机理,从理论上论证了气垫流浆箱用于卫生纸机的可行性,并定量地讨论了有关设计参数的选取范围。主要对布浆装置和整流元件的工作原理进行研究,为设计卫生纸机气垫式流浆箱提供正确的理论依据。结合已有文化纸机气垫流浆箱,设计了一台卫生纸机流浆箱。
纸浆纤维悬浮液是一种气、固、液三相共存的复杂流体。当其纤维浓度超过临界浓度时,其流动特性与水等典型牛顿型流体有较大差别。并且,其随着浆料本身的性质、浓度和流速等因素的不同而不断变化。在较高浓度和较低流速条件下,纤维容易絮聚,影响纤维絮聚的因素主要是流速和浓度。
在纸浆悬浮液中,纤维之间存在摩擦力和多种结合力,使得纤维交织所形成的网络和絮聚团具有一定的强度。
流浆箱的设计就是利用流道截面的变形、扩大、缩小而导致浆流的加速、减速、分流、混合及改变流向等方法形成湍流,产生剪切力,分散纤维絮聚。
进浆装置通常采用方锥总管。本文讨论了摩擦损失系数、收缩损失系数和分岔压头损失系数在不同条件下的计算公式和取值,并且在忽略分岔压头损失系数影响的基础上推导出锥形总管的设计计算公式。
布浆整流元件可采用孔板、匀浆辊、阶梯扩散器、导流栅以及飘片等装置来进行完成。本文分别讨论了孔板、阶梯扩散器、匀浆辊的作用机理及各种影响因素。
从布浆器(孔板或阶梯扩散器)来的浆料以多个射流的形式进入流浆箱,混合成无任何错流或大涡流的匀质浆流。匀浆辊可消除浆流中的涡流、偏流和交叉流,对浆流的速度进行匀整,以使浆流能沿纸机幅宽均匀地喷射上网:同时使浆流处于微湍流状态。关于匀浆辊使用的评价,目前褒贬不一。其主要原因在于匀浆辊的结构参数和运行参数的差异,造成了匀浆辊流浆箱在操作效果上也不尽相同。因此,深入了解影响匀浆辊操作的各种因素是很有必要的。本文将进一步根据流体动力学理论对这些参数进行讨论,优选出适合卫生纸机的匀整方式。
堰板及唇口的作用是加速浆流使其达到上网要求的速度,并控制上网浆束的截面面积及控制浆束在网上的落浆点,本文暂不讨论。
最后,结合生产实践提出一些设计中应注意的事项,根据流体动力学理论推导出适合流浆箱设计的参数,并尽可能以定量的形式确定出流浆箱的设计参数范围,以定性的形式说明各参数之间的相互影响关系及影响程度。