1、本文在國家科技支撐計劃項目“典型工業(yè)流程泵輸送系統關鍵技術及運行節(jié)能策略”(編號:2011BAF14B02)和江蘇省工業(yè)科技支撐計劃項目“離心式中濃紙漿輸送系統關鍵技術研究及產品開發(fā)”(編號:BE2010171)的資助下開展工作。
　　 中濃紙漿輸送系統是造紙工業(yè)中的重要組成部分,由漿泵及輔助排氣單元和儲漿罐及其控制系統構成。儲漿罐及控制系統作為中濃紙漿輸送系統中的關鍵設備,為紙漿泵提供一定的運行液位,實現自動安全運轉。儲漿罐內

2、紙漿以懸浮液的形式存在,是一種由固態(tài)纖維、液態(tài)水和空氣三相共存的混合流體,在儲漿罐內呈現塞流流動,運動過程極為復雜。本文對儲漿罐的結構進行設計,采用數值計算方法分析儲漿罐內紙漿懸浮液的塞流流動,驗證儲漿罐結構設計的準確性,通過自振特性分析,為儲漿罐結構的設計提供依據。同時設計儲漿罐的自動控制系統,對其中的液位控制進行實驗驗證。
　　 本文的主要工作和研究成果有:
　　 1.儲漿罐結構的設計
　　 (1)從中濃紙漿

3、的多相流變學特性入手,對儲漿罐進行初步結構設計,設計的結構尺寸主要包括內徑、罐體高度和壁厚。通過紙漿懸浮液平均流速的初算,結合沿程阻力損失的校核,確定內徑的計算方法;采用氣—液兩相流動量方程和能量方程的聯立求解計算最大儲液高度;依據石油化工立式圓筒形鋼制儲罐設計規(guī)范計算儲漿罐壁厚。該設計方法為中濃紙漿輸送系統儲漿罐結構的設計提供了理論依據;
　　 (2)根據中濃紙漿的多孔介質模型,對儲漿罐內中濃紙漿達到穩(wěn)定塞流狀態(tài)時的流動進行分

4、析。采用FLUENT軟件,基于多孔介質的Blake-Kozeny數學模型對紙漿塞流流動進行了數值模擬,研究了液態(tài)水和空氣在儲漿罐內部的流速分布以及它們與塞流流動的滑移速度之間的關系,為中濃紙漿輸送系統儲漿罐結構的設計提供了理論依據;
　　 (3)利用ANSYS軟件建立有限元簡化模型,采用縮減法對儲罐的自振特性進行分析。結果表明,儲罐模態(tài)振型呈環(huán)向多波形式,罐內中濃紙漿懸浮液的晃動幅度呈中心弱,四周強的趨勢。通過不同儲液高度的對比

5、,說明液體對系統自振特性的影響較大。分別采用有限元計算方法和現行標準中理論公式的計算方法對系統固有頻率進行求解,發(fā)現兩種方法計算的結果基本一致,為該儲罐動力分析的進一步研究提供了可靠數據。
　　 2.儲漿罐自動控制系統的設計
　　 儲漿罐自動控制系統主要包括:液位自動控制系統、濃度自動控制系統、溫度監(jiān)測系統和壓力監(jiān)測系統。本文采用可編程控制器PLC對儲漿罐內紙漿懸浮液的液位和濃度進行調節(jié)控制,同時監(jiān)測其運行溫度和壓力的變