發(fā)布時間：2020-09-18 21:38

　　 隨著包裝行業(yè)的不斷發(fā)展,加之社會倡導(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。水力碎漿機是生產(chǎn)紙漿模塑的重要設(shè)備。因此提高水力碎漿機的碎漿效率具有重要意義。水力碎漿機內(nèi)纖維與水所形成的的固液兩相流的流動較復(fù)雜,因此使用計算流體力學(xué)(CFD)的方法研究其內(nèi)部的流場特性。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)建立水力碎漿機的數(shù)學(xué)模型。綜合運用Inventor三維模型軟件、ANSYS Meshing與ICEM CFD網(wǎng)格劃分軟件構(gòu)建水力碎漿機內(nèi)流場的網(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)域上的運動情況以及邊界條件,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軟件對數(shù)值模擬得到的結(jié)果進行后處理,采用流場內(nèi)流速、湍流強度的分布以及轉(zhuǎn)子的動壓力分布作為描述流場的參數(shù)。根據(jù)數(shù)值模擬得到的結(jié)果分析水力碎漿機結(jié)構(gòu)對流場特性產(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)值模擬計算在分別改變轉(zhuǎn)子位置、尺寸以及形狀后的流場特性,與改變前流場的速度、湍流強度以及轉(zhuǎn)子的動壓力分布情況進行對比,并分析結(jié)果對碎漿效率產(chǎn)生的影響。(4)通過實驗研究水力碎漿機內(nèi)流場不同位置的流速分布以及轉(zhuǎn)子的軸功率,并將實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬得到的結(jié)果進行對比,驗證數(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 機的功能生產(chǎn)紙漿模塑制品的過程中具有重要作用，目前漿機與立式水力碎漿機。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，這種碎漿機。而中濃與高濃碎漿機主要運用于碎解需要脫機的結(jié)構(gòu)力碎漿機的基本結(jié)構(gòu)大致相同，均由槽體、轉(zhuǎn)子機為例，如下圖 1-1 所示。機概述

作用、以及碎漿原料之間的摩擦作用，使紙內(nèi)部漿原料在碎漿過程中所受到的機械、水力剪切用占主導(dǎo)地位[4]。場形成漩渦時，會產(chǎn)生水平運動與垂直運動。水帶動漿料由紙漿面至底部進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)子的作用進行壁的阻力作用后沿壁面由下而上到達水平面流回至轉(zhuǎn)子中心區(qū)域，形成一個漿料由下而上運動，即為渦流[18]。垂直運動使廢紙等碎漿原料機械作用。但由于漿料卷入時會受到漩渦與漿料，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中安裝導(dǎo)流板。這加碎漿原料與水力碎漿機之間的摩擦點而達到

不易松散，因此需要較長的時間碎漿原料才能完全浸入液子處進行碎漿。所以改進水力碎漿機的槽體結(jié)構(gòu)是為了改變碎漿原料機中的移動路徑，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，達到提高碎漿效率的目的。了改變碎漿原料在水力碎漿機內(nèi)部的運動路徑，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，渦流會與 D 型槽體的平面邊發(fā)生接觸從而改流動方向。下圖 1-3 可以較為明顯地看出碎漿機工作時 O 型槽體與 區(qū)別。這樣被強行改變流向的湍流可以使碎漿原料更容易松散，同時循環(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 形流屬于不對稱流，因此有一部分能量會在漿料壁時浪費，同時這種不對稱流也會使槽體與轉(zhuǎn)子的受力不對稱，整個會產(chǎn)生較大振動而影響使用壽命[5]。

【參考文獻】

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本文編號：2822211