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(yè)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(shí)產(chǎn)生較大的橫向流動(dòng)，會(huì)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(shí)，定點(diǎn)稀釋水和主體漿流經(jīng)過勻漿輥的攪動(dòng)產(chǎn)生較大的橫向流動(dòng)，會(huì)大大減弱稀釋水調(diào)節(jié)的效果。對(duì)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(dòng)，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(duì)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(dòng)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?gòu)牡偷礁叩淖兓筒煌脑旒埿阅芤?，可提高紙?yè)勻度，減少紙頁(yè)橫幅定量差。本文針對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　針對(duì)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(duì)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(duì)輥殼式流漿箱內(nèi)部流場(chǎng)，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(duì)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(gè)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(shí)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(duì)10mm寬度單個(gè)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(zhǎng)200mm，豎直方向高400mm，均衡室入口高200mm，均衡室漿流出口