隨著包裝行業(yè)的不斷發(fā)展,加之社會(huì)倡導(dǎo)利用廢棄資源、節(jié)能減排,紙漿模塑制品目前已經(jīng)成為不可忽視的包裝制品。水力碎漿機(jī)是生產(chǎn)紙漿模塑的重要設(shè)備。因此提高水力碎漿機(jī)的碎漿效率具有重要意義。水力碎漿機(jī)內(nèi)纖維與水所形成的的固液兩相流的流動(dòng)較復(fù)雜,因此使用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法研究其內(nèi)部的流場(chǎng)特性。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)建立水力碎漿機(jī)的數(shù)學(xué)模型。綜合運(yùn)用Inventor三維模型軟件、ANSYS Meshing與ICEM CFD網(wǎng)格劃分軟件構(gòu)建水力碎漿機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的網(wǎng)格模型。在軟件Fluent18.0中選擇歐拉兩相流模型中VOF模型、RNG k-?湍流模型,定義網(wǎng)格模型不同區(qū)域上的運(yùn)動(dòng)情況以及邊界條件,使用多重參考系法(MRF)處理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)域部分。(2)使用CFD-Post軟件對(duì)數(shù)值模擬得到的結(jié)果進(jìn)行后處理,采用流場(chǎng)內(nèi)流速、湍流強(qiáng)度的分布以及轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力分布作為描述流場(chǎng)的參數(shù)。根據(jù)數(shù)值模擬得到的結(jié)果分析水力碎漿機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)特性產(chǎn)生的影響并提出提高碎漿效率的方向。(3)根據(jù)上一章提出的提高碎漿效率的方向,數(shù)值模擬計(jì)算在分別改變轉(zhuǎn)子位置、尺寸以及形狀后的流場(chǎng)特性,與改變前流場(chǎng)的速度、湍流強(qiáng)度以及轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力分布情況進(jìn)行對(duì)比,并分析結(jié)果對(duì)碎漿效率產(chǎn)生的影響。(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究水力碎漿機(jī)內(nèi)流場(chǎng)不同位置的流速分布以及轉(zhuǎn)子的軸功率,并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)值模擬的有效性。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH69
【部分圖文】：

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 機(jī)的功能生產(chǎn)紙漿模塑制品的過(guò)程中具有重要作用，目前漿機(jī)與立式水力碎漿機(jī)。碎漿設(shè)備的作用就是解。使之前交織緊密的纖維解離成疏松的纖維漿機(jī)按碎解濃度可分為高濃、中濃、低濃三種。廠采用的都是立式低濃水力碎漿機(jī)，這種碎漿機(jī)。而中濃與高濃碎漿機(jī)主要運(yùn)用于碎解需要脫機(jī)的結(jié)構(gòu)力碎漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大致相同，均由槽體、轉(zhuǎn)子機(jī)為例，如下圖 1-1 所示。機(jī)概述

作用、以及碎漿原料之間的摩擦作用，使紙內(nèi)部漿原料在碎漿過(guò)程中所受到的機(jī)械、水力剪切用占主導(dǎo)地位[4]。場(chǎng)形成漩渦時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)。水帶動(dòng)漿料由紙漿面至底部進(jìn)行水平方向上的旋靠近轉(zhuǎn)子中心區(qū)域的漿料受到轉(zhuǎn)子的作用進(jìn)行壁的阻力作用后沿壁面由下而上到達(dá)水平面流回至轉(zhuǎn)子中心區(qū)域，形成一個(gè)漿料由下而上運(yùn)動(dòng)，即為渦流[18]。垂直運(yùn)動(dòng)使廢紙等碎漿原料機(jī)械作用。但由于漿料卷入時(shí)會(huì)受到漩渦與漿料，即碎漿原料不易與轉(zhuǎn)子發(fā)生撞擊從而減少了的碎解，可在立式水力碎漿機(jī)中安裝導(dǎo)流板。這加碎漿原料與水力碎漿機(jī)之間的摩擦點(diǎn)而達(dá)到

不易松散，因此需要較長(zhǎng)的時(shí)間碎漿原料才能完全浸入液子處進(jìn)行碎漿。所以改進(jìn)水力碎漿機(jī)的槽體結(jié)構(gòu)是為了改變碎漿原料機(jī)中的移動(dòng)路徑，改變漿料的流向，從而加快碎漿原料浸入液面的速子之間的接觸次數(shù)增多，達(dá)到提高碎漿效率的目的。了改變碎漿原料在水力碎漿機(jī)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)路徑，Thermo-Black Clawso 型槽體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上研發(fā)出了 D 型槽體。在 O 型槽體中所產(chǎn)生的渦形，而在 D 型槽體中，渦流會(huì)與 D 型槽體的平面邊發(fā)生接觸從而改流動(dòng)方向。下圖 1-3 可以較為明顯地看出碎漿機(jī)工作時(shí) O 型槽體與 區(qū)別。這樣被強(qiáng)行改變流向的湍流可以使碎漿原料更容易松散，同時(shí)循環(huán)路徑更短，縮短了碎漿原料接觸到轉(zhuǎn)子所需要的時(shí)間并增加了與次數(shù)，能夠提高碎漿效率[43-44]。但與 O 型槽體相比，D 型槽體容積有死角。且由于 D 形流屬于不對(duì)稱流，因此有一部分能量會(huì)在漿料壁時(shí)浪費(fèi)，同時(shí)這種不對(duì)稱流也會(huì)使槽體與轉(zhuǎn)子的受力不對(duì)稱，整個(gè)會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)而影響使用壽命[5]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2822211