中濃紙漿泵氣液分離的數(shù)值模擬研究.pdf

1、中濃技術是一種綠色節(jié)能高效的制漿技術,是造紙制漿技術發(fā)展趨勢，而中濃紙漿泵是中濃輸送技術的核心設備。由于中濃度紙漿懸浮液流動特性復雜，隨著紙漿濃度增大，紙漿懸浮液的湍流化逐漸喪失；氣體含量逐漸增加，對中濃度紙漿懸浮液輸送帶來很大影響。因此,中濃紙漿泵氣液分離的研究具有重要的學術意義和工程意義。
　　本文在中濃紙漿流動特性理論和實驗研究基礎上，采用數(shù)值模擬方法確定適合紙漿流動的非牛頓流體模型;研究流體模型物性參數(shù)和中濃紙漿懸浮液含氣

2、率和氣泡直徑對中濃紙漿泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律；研究流量、轉(zhuǎn)速、進口壓力和真空度對中濃紙漿泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律，并與實驗結(jié)果進行對比；研究中濃紙漿泵葉輪排氣孔的大小、位置的改變對中濃紙漿泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律。主要研究工作可分為以下幾個方面：
　　1.數(shù)值模擬中濃紙漿泵中兩相流動情況，確定中濃紙漿懸浮液數(shù)學模型并分析泵內(nèi)流場的變化?；跉W拉—歐拉兩相流模型，選用不同非牛頓流體模型作為液相介質(zhì)，通過氣液

3、兩相流場計算，確立非牛頓流體數(shù)學模型。研究表明：采用赫巴流體數(shù)學模型計算結(jié)果與前章實驗結(jié)果更為接近；通過比較赫巴流體、普通清水與空氣混合的氣液兩相流場結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)普通清水氣液兩相流場相比赫巴流體氣液兩相流場，流體相對速度變化較大，湍動能耗散率較小，部分區(qū)域流線紊亂程度較大。
　　2.采用數(shù)值模擬方法研究中濃紙漿懸浮液特性對泵氣液分離性能的影響?；跉W拉—歐拉兩相流模型，采用赫巴流體模型，研究模型參數(shù)、中濃紙漿懸浮液含氣率和氣泡直

4、徑對泵氣液分離性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：在中濃紙漿懸浮液含氣率一定情況下，隨著氣泡直徑增加，泵出口含液率和排氣孔含氣率增加，揚程和效率增加；在氣泡直徑一定情況下，隨著中濃紙漿懸浮液含氣率上升，泵出口含液率減小，排氣孔含氣率增大，揚程和效率減小。
　　3.基于實驗數(shù)據(jù)，研究中濃紙漿泵在不同流量、轉(zhuǎn)速、進口壓力和真空度下，泵外特性變化以及氣液分離性能的變化規(guī)律?；跉W拉—歐拉兩相流模型，采用赫巴流體模型，建立三種濃度為7.52、9.3、1

5、2.1％的中濃紙漿懸浮液流體數(shù)學模型，采用數(shù)值模擬方法研究泵運行工況對泵運行性能的影響。研究表明：泵出口含液率隨轉(zhuǎn)速、進口壓力和真空泵真空開度的增大而增大，隨流量的增加而下降;排氣口含氣率隨流量和轉(zhuǎn)速的增大而增大，隨泵進口壓力和真空泵開度的增大而減小。在同樣的真空度下，在輸送不同濃度的紙漿時，揚程、效率隨著紙漿濃度的增加而下降，與實驗結(jié)果一致。
　　4.采用數(shù)值模擬方法，研究中濃紙漿泵葉輪排氣孔對泵外特性及氣液分離性能的影響規(guī)律。