中濃漿泵湍流發(fā)生器的設(shè)計及泵氣液分離研究.pdf

1、本文在國家科技支撐計劃項目“典型工業(yè)流程泵輸送系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及運行節(jié)能策略”(編號:2011BAF14B02),江蘇省科技工業(yè)支撐計劃項目“離心式中濃紙漿輸送系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)”(編號:BE2010171)的資助下開展工作。
　　 中濃制漿技術(shù)可以減少制漿過程中的用水量和造紙廢水排放量,有利于環(huán)境保護。離心式中濃漿泵是實現(xiàn)中濃輸送的主要部件,與普通低濃漿泵相比,中濃漿泵增加了湍流發(fā)生器和除氣裝置。湍流發(fā)生器實現(xiàn)中濃紙漿懸浮

2、液的流體化和氣液分離,除氣裝置將匯聚在葉輪低壓區(qū)的氣團排出,使泵正常工作。
　　 本文研究分析了中濃紙漿的流動特性,對離心式中濃紙漿泵湍流發(fā)生器的設(shè)計及泵氣液分離進(jìn)行了研究。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1.對中濃紙漿懸浮液的流動特性進(jìn)行了研究。通過分析其流動特性,確定了中濃紙漿在管道流動中的流體化臨界條件,得出不同濃度下的中濃紙漿實現(xiàn)流體化的臨界剪切速度,總結(jié)歸納了質(zhì)量濃度5%～16%的中濃紙漿的含氣率等參數(shù),分析中濃紙漿

3、懸浮液中的氣體含量對中濃漿泵性能的影響。
　　 2.建立了中濃漿泵螺旋葉片式湍流發(fā)生器的設(shè)計方法。提出了一種等螺距與變螺距相結(jié)合的湍流發(fā)生器葉片型線,能實現(xiàn)中濃漿泵湍流發(fā)生器的喂料,流體化和氣液分離功能,推導(dǎo)出了葉片型線的型線方程,并確定了湍流發(fā)生器其它結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計方法。依據(jù)型線方程設(shè)計了四種湍流發(fā)生器。
　　 3.對比了葉片型線對湍流發(fā)生器水力性能和氣液分離效果的影響。應(yīng)用CFD軟件ANSYSCFX,采用RNGk-ε

4、湍流模型,歐拉氣液兩相流模型,以含氣率10%的紙漿為介質(zhì),對四種湍流發(fā)生器的氣液兩相流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,預(yù)測了四種設(shè)計型線下的湍流發(fā)生器流場的水力性能,并通過對比湍流發(fā)生器截面和表面的氣相分布情況,分析了四種湍流發(fā)生器的氣液分離效果。結(jié)果表明,湍流發(fā)生器采用等螺距與變螺距相結(jié)合的葉片型線時,即方案一時,具有較好的水力性能和氣液分離效果。
　　 4.模擬研究了流量和轉(zhuǎn)速對湍流發(fā)生器氣液分離效果的影響。對比方案一湍流發(fā)生器表面的氣相

5、分布,分析了流量和轉(zhuǎn)速對湍流發(fā)生器氣液分離效果的影響。結(jié)果表明,減小流量或提高轉(zhuǎn)速可明顯改善湍流發(fā)生器的氣液分離效果。
　　 5.模擬研究了中濃漿泵的排氣過程,提出改善中濃漿泵排氣效果的方法。模擬了帶湍流發(fā)生器的中濃紙漿泵的氣液兩相流場,得到中濃漿泵的水力性能,并與實際運行工況進(jìn)行了對比。通過數(shù)值模擬分析了氣團在漿泵轉(zhuǎn)子(泵葉輪和湍流發(fā)生器)內(nèi)的分布,驗證了中濃漿泵排氣的工作原理;通過改變中濃漿泵立管液位和泵排氣口的壓力,對比漿