水力碎漿機是重要的制漿造紙裝備,我國現(xiàn)有的立式水力碎漿機存在碎漿效果差、功耗大等問題。本文根據(jù)揉搓可以增加物質結構松散的特點,提出一種可實現(xiàn)正逆向間歇運轉的低濃度立式水力碎漿機設計思路,該水力碎漿機主要通過增大其內部流場流層間的速度差,增強流體對待碎解漿料的水力剪切作用,從而實現(xiàn)提高碎漿效率、降低碎漿機功耗的目的。本文在分析研究了正逆向間歇運轉的低濃度立式水力碎漿機工作原理的基礎上,對碎漿機關鍵部件——轉子的結構設計參數(shù)進行了合理性分析,主要研究內容及結果如下:(1)通過查閱現(xiàn)有的文獻資料并結合實際生產情況,根據(jù)漿料的揉搓特點設計了三種能夠實現(xiàn)正逆向轉動、結構參數(shù)不同的水力碎漿機轉子,并利用SolidWorks三維軟件建立了轉子的兒何模型;(2)基于多重參考系法和動網(wǎng)格法,采用Fluent軟件對正逆向間歇式水力碎漿機與現(xiàn)有的ZIP型水力碎漿機的內部流場進行了數(shù)值計算,結果表明,正逆向間歇式水力碎漿機單向恒速運轉時的碎漿效果優(yōu)于ZIP型水力碎漿機;此外,前者在正逆向交替運轉時的不同流層間的速度差會增大,產生更強的水力剪切作用,其碎漿效果優(yōu)于單向恒速運轉時的碎漿效果;(3)分析研究間歇時間對正逆向間歇式水力碎漿機碎漿效果的影響,當轉速為100 r/min和200 r/min的運行工況時,轉子從停止轉動開始到停轉9.5 s之間,碎漿機內流體流速急劇下降,9.5 s后流速下降趨勢呈鋸齒狀震蕩變化,且震蕩幅度逐漸變小,故可將間歇時間定為9.5 s;(4)分別對三種結構參數(shù)不同的正逆向間歇式水力碎漿機進行了內部流場分析和靜力學分析,通過其內部流場的速度、總壓力和湍流強度的分布情況,得出ZNX-3型水力碎漿機碎漿效果最優(yōu);并通過轉子的最大變形量和應力分布情況,得出ZNX-3型轉子結構設計合理;(5)對ZNX-3型轉子結構中心錐體的直徑和高度進行了優(yōu)化分析,其中中心錐體直徑為1400 mm、高度為250 mm的轉子在保持原有碎漿效果的同時質量最輕,減少了 12%;中心錐體直徑為1500 mm、高度為30 mm的轉子質量減少了 8%,并使流場中上部高速區(qū)范圍有明顯增大。
【學位單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TS733
【部分圖文】：

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本文編號：2820416