輥殼式流漿箱的流體仿真研究.pdf

1、流漿箱是造紙機的關鍵部件，是連接“備漿流送”和“紙頁成形”兩部分的關鍵樞紐，是造紙機上發(fā)展最快的部件之一。目前中低速造紙機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。特別是當布漿器中帶有稀釋水調(diào)節(jié)裝置時，定點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)生高強度的微湍動，防止紙漿絮聚，但勻漿裝置結(jié)構固定，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流板的結(jié)構，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)構固定不可調(diào)整的問題，可適應紙機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)構模型，利用ANSYS、FLUENT仿真分析軟件，對勻漿裝置溝槽輥進行了結(jié)構靜力學和模態(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)進行了仿真研究，通過改變導流板結(jié)構研究流體流態(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)構設計參數(shù)進行了優(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結(jié)構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)學模型，通過ANSYS WORKBENCH軟件對其進行了結(jié)構靜力學分析和模態(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結(jié)構尺寸和流體力學理論分析再次確定的流道高度建立數(shù)學模型，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流板的結(jié)構性能參數(shù)。對導流板進行了結(jié)構優(yōu)化和仿真實驗，優(yōu)化結(jié)構設計為:在流道兩側(cè)導流板上交替分布凸條，每相對應的兩凸條中心線間夾角為0.5°，同一

6、導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，同一導流板結(jié)構下的流體湍流強度降低，因此在增大流道寬度的同時需要改變導流板上凸條的結(jié)構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)構性能參數(shù)。對10mm寬度單個流道的均衡室進行了結(jié)構優(yōu)化和仿真實驗，優(yōu)化結(jié)構設計為:均衡室沿紙機運行方向長200mm，豎直方向高400mm，均衡室入口高200mm，均衡室漿流出口