中濃紙漿泵氣液分離的數(shù)值模擬研究.pdf

1、中濃技術(shù)是一種綠色節(jié)能高效的制漿技術(shù),是造紙制漿技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，而中濃紙漿泵是中濃輸送技術(shù)的核心設(shè)備。由于中濃度紙漿懸浮液流動(dòng)特性復(fù)雜，隨著紙漿濃度增大，紙漿懸浮液的湍流化逐漸喪失；氣體含量逐漸增加，對(duì)中濃度紙漿懸浮液輸送帶來(lái)很大影響。因此,中濃紙漿泵氣液分離的研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程意義。
　　本文在中濃紙漿流動(dòng)特性理論和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法確定適合紙漿流動(dòng)的非牛頓流體模型;研究流體模型物性參數(shù)和中濃紙漿懸浮液含氣

2、率和氣泡直徑對(duì)中濃紙漿泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律；研究流量、轉(zhuǎn)速、進(jìn)口壓力和真空度對(duì)中濃紙漿泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；研究中濃紙漿泵葉輪排氣孔的大小、位置的改變對(duì)中濃紙漿泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律。主要研究工作可分為以下幾個(gè)方面：
　　1.數(shù)值模擬中濃紙漿泵中兩相流動(dòng)情況，確定中濃紙漿懸浮液數(shù)學(xué)模型并分析泵內(nèi)流場(chǎng)的變化?；跉W拉—?dú)W拉兩相流模型，選用不同非牛頓流體模型作為液相介質(zhì)，通過(guò)氣液

3、兩相流場(chǎng)計(jì)算，確立非牛頓流體數(shù)學(xué)模型。研究表明：采用赫巴流體數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與前章實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為接近；通過(guò)比較赫巴流體、普通清水與空氣混合的氣液兩相流場(chǎng)結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)普通清水氣液兩相流場(chǎng)相比赫巴流體氣液兩相流場(chǎng)，流體相對(duì)速度變化較大，湍動(dòng)能耗散率較小，部分區(qū)域流線紊亂程度較大。
　　2.采用數(shù)值模擬方法研究中濃紙漿懸浮液特性對(duì)泵氣液分離性能的影響?；跉W拉—?dú)W拉兩相流模型，采用赫巴流體模型，研究模型參數(shù)、中濃紙漿懸浮液含氣率和氣泡直

4、徑對(duì)泵氣液分離性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：在中濃紙漿懸浮液含氣率一定情況下，隨著氣泡直徑增加，泵出口含液率和排氣孔含氣率增加，揚(yáng)程和效率增加；在氣泡直徑一定情況下，隨著中濃紙漿懸浮液含氣率上升，泵出口含液率減小，排氣孔含氣率增大，揚(yáng)程和效率減小。
　　3.基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究中濃紙漿泵在不同流量、轉(zhuǎn)速、進(jìn)口壓力和真空度下，泵外特性變化以及氣液分離性能的變化規(guī)律?；跉W拉—?dú)W拉兩相流模型，采用赫巴流體模型，建立三種濃度為7.52、9.3、1

5、2.1％的中濃紙漿懸浮液流體數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)值模擬方法研究泵運(yùn)行工況對(duì)泵運(yùn)行性能的影響。研究表明：泵出口含液率隨轉(zhuǎn)速、進(jìn)口壓力和真空泵真空開度的增大而增大，隨流量的增加而下降;排氣口含氣率隨流量和轉(zhuǎn)速的增大而增大，隨泵進(jìn)口壓力和真空泵開度的增大而減小。在同樣的真空度下，在輸送不同濃度的紙漿時(shí)，揚(yáng)程、效率隨著紙漿濃度的增加而下降，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　4.采用數(shù)值模擬方法，研究中濃紙漿泵葉輪排氣孔對(duì)泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律。