輥殼式流漿箱的流體仿真研究.pdf

1、流漿箱是造紙機(jī)的關(guān)鍵部件，是連接“備漿流送”和“紙頁成形”兩部分的關(guān)鍵樞紐，是造紙機(jī)上發(fā)展最快的部件之一。目前中低速造紙機(jī)所用的流漿箱多為勻漿輥流漿箱，漿流通過勻漿輥時產(chǎn)生較大的橫向流動，會使?jié){流不夠穩(wěn)定。特別是當(dāng)布漿器中帶有稀釋水調(diào)節(jié)裝置時，定點(diǎn)稀釋水和主體漿流經(jīng)過勻漿輥的攪動產(chǎn)生較大的橫向流動，會大大減弱稀釋水調(diào)節(jié)的效果。對于高速紙機(jī)所使用的稀釋水水力式流漿箱，通過在布漿器支管加入稀釋水調(diào)節(jié)紙漿濃度來控制紙機(jī)橫幅定量。勻漿裝置為湍流

2、發(fā)生器，可使紙漿產(chǎn)生高強(qiáng)度的微湍動，防止紙漿絮聚，但勻漿裝置結(jié)構(gòu)固定，不能根據(jù)紙種和造紙性能要求的改變而對勻漿裝置進(jìn)行改變和調(diào)整。
　　本課題通過調(diào)整勻漿裝置溝槽輥的轉(zhuǎn)速、改變勻漿裝置溝槽輥上導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)，采用輥殼式流漿箱，克服了現(xiàn)有勻漿輥流漿箱稀釋水橫向流動較大的不足和稀釋水水力式流漿箱湍流發(fā)生器結(jié)構(gòu)固定不可調(diào)整的問題，可適應(yīng)紙機(jī)車速從低到高的變化和不同的造紙性能要求，可提高紙頁勻度，減少紙頁橫幅定量差。本文針對輥殼式流漿箱數(shù)值

3、結(jié)構(gòu)模型，利用ANSYS、FLUENT仿真分析軟件，對勻漿裝置溝槽輥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和模態(tài)分析及對在不同均衡室入口速度和溝槽輥轉(zhuǎn)速下流體流態(tài)進(jìn)行了仿真研究，通過改變導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)研究流體流態(tài)，通過改變均衡室的形位尺寸研究流體流態(tài)，著重研究流體的湍流分布情況，對輥殼式流漿箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　針對輥殼式流漿箱溝槽輥，通過參考勻漿輥式流漿箱相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸和水力式流漿箱湍流發(fā)生器尺寸，初步確定了流漿箱溝槽輥

4、尺寸參數(shù)并建立溝槽輥數(shù)學(xué)模型，通過ANSYS WORKBENCH軟件對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，初步確定了流漿箱流道高度尺寸為30mm和安全轉(zhuǎn)速范圍。
　　針對輥殼式流漿箱內(nèi)部流場，通過參考勻漿輥流漿箱的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸和流體力學(xué)理論分析再次確定的流道高度建立數(shù)學(xué)模型，對不同均衡室入口速度和溝槽輥轉(zhuǎn)速下流體湍流狀況的模擬結(jié)果進(jìn)行了分析比較。初步確定了輥殼式流漿箱單個流道的寬度尺寸范圍為10～16mm;通過研究均衡室入口速度與溝

5、槽輥轉(zhuǎn)速的速度差，得出10～15mm寬度流道可采用均衡室入口速度為0.6m·s-1，溝槽輥轉(zhuǎn)速為120rad·s-1和200 rad·s-1的速度參數(shù)。寬度為25mm的流道可采用均衡室入口速度0.6m·s-1，溝槽輥轉(zhuǎn)速為200rad·s-1的速度參數(shù)。
　　研究了輥殼式流漿箱溝槽輥上導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。對導(dǎo)流板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和仿真實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:在流道兩側(cè)導(dǎo)流板上交替分布凸條，每相對應(yīng)的兩凸條中心線間夾角為0.5°，同一

6、導(dǎo)流板上每相鄰兩凸條中心線間夾角為1°，凸條長23mm，凸條橫截面為三角形或多邊形。且隨流道寬度不斷增大，同一導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)下的流體湍流強(qiáng)度降低，因此在增大流道寬度的同時需要改變導(dǎo)流板上凸條的結(jié)構(gòu)并需大幅增加溝槽輥轉(zhuǎn)速。
　　本文也研究了輥殼式流漿箱均衡室的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。對10mm寬度單個流道的均衡室進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和仿真實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:均衡室沿紙機(jī)運(yùn)行方向長200mm，豎直方向高400mm，均衡室入口高200mm，均衡室漿流出口