1、流漿箱是造紙機的心臟，其功能是把合乎抄紙要求的漿料，均勻一致、穩(wěn)定地沿造紙機橫幅全寬流送上網(wǎng)，為紙頁在造紙機網(wǎng)部的成形創(chuàng)造良好的前提。水力式流漿箱依靠合理的結(jié)構(gòu)勻整漿料，因此，各組件結(jié)構(gòu)設(shè)計要非常符合流體力學原理，其中勻整裝置的設(shè)計是關(guān)鍵，直接決定了水力式流漿箱的工作性能。
　　 本文從漿料流動特性及纖維分散機理的研究出發(fā)，基于對水力式流漿箱作用機理的分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗總結(jié)，對勻整裝置及唇板等部位的流動進行數(shù)值模擬，預(yù)測水力式

2、流漿箱內(nèi)流場的流動特性，根據(jù)模擬結(jié)果對勻整裝置及唇板結(jié)構(gòu)和尺寸進行優(yōu)化，設(shè)計制作了試驗裝置，通過對階梯擴散器進行流場測試進行優(yōu)化方案的驗證，為設(shè)計提供可靠的依據(jù)，以指導水力式流漿箱的設(shè)計和優(yōu)化。
　　 第一，漿料懸浮液是一種三相共存的復(fù)雜的分散體系，其流動特性隨著漿料本身的性質(zhì)、濃度和流速等因素的不同而不斷變化。在較高濃度和較低流速條件下，纖維容易絮聚。漿流處于湍流狀態(tài)時，漿流所具有的剪切力將使纖維的絮聚團束分散。通過分析纖維網(wǎng)

3、絡(luò)和絮聚的力學性能，得到分散纖維網(wǎng)絡(luò)臨界剪切應(yīng)力和分散纖維絮聚臨界剪切應(yīng)力的計算式，歸納了漿料中纖維分散的必要條件。
　　 第二，針對水力式流漿箱的結(jié)構(gòu)特點，探討了水力式流漿箱內(nèi)各組件的結(jié)構(gòu)型式和作用機理，總結(jié)水力式流漿箱的設(shè)計要求，討論了錐形總管的設(shè)計原理及生產(chǎn)中使用的計算公式，給出了孔板、管束及階梯擴散器等布漿整流元件的設(shè)計要點，分析了唇板結(jié)構(gòu)對噴射角及著網(wǎng)點的影響及漿流上網(wǎng)速度和唇口開度的控制。
　　 第三，通過分

4、析流漿箱內(nèi)漿流湍流狀態(tài)，提出其衡量指標，采用計算流體動力學軟件FLUENT6.2對水力式流漿箱內(nèi)部流動進行三維數(shù)值模擬，針對勻整裝置和唇板的不同結(jié)構(gòu)形式，改變?nèi)肟诹魉俸蛶缀涡螤?，預(yù)測漿料在水力式流漿箱內(nèi)的流動特性，以湍流強度分布和速度分布等作為衡量指標，評價各個因素對漿料勻整效果的影響，進一步指導水力式流漿箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　 第四，階梯擴散器作為一種高效的布漿整流元件，對流漿箱內(nèi)復(fù)雜流場的漿料流動狀況起著至關(guān)重要的影響。搭建階

5、梯擴散器性能測試試驗裝置，采用粒子圖像測速技術(shù)對階梯擴散器進行流場測試，得到階梯擴散器速度分布及阻力損失的變化情況等，對漿速和階梯擴散器形狀、尺寸參數(shù)對成紙質(zhì)量的影響進行分析，指導階梯擴散器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　 第五，試驗研究發(fā)現(xiàn)，在階梯擴散器內(nèi)出現(xiàn)低壓區(qū)，由于空化現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡，隨漿料噴射到成形網(wǎng)上，直接影響紙張質(zhì)量。因此，必須對階梯擴散器和之后的唇板區(qū)的流動狀況進行深入分析，了解低壓區(qū)的分布，通過改進結(jié)構(gòu)設(shè)計和合理地設(shè)置車速避

6、免空化的發(fā)生。
　　 研究結(jié)果顯示，方管出口階梯擴散器更適用于高速紙機，只有適當高的漿速和合適的幾何形狀尺寸才能得到定量均勻、勻度好的紙張，在高漿速和不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計的情況下，容易出現(xiàn)空化現(xiàn)象，漿流中空氣量高會導致成紙結(jié)構(gòu)疏松，應(yīng)予以避免。
　　 通過流體動力學理論分析，結(jié)合計算機數(shù)值模擬和粒子圖像測速技術(shù)，本文比較系統(tǒng)地研究了水力式流漿箱內(nèi)勻整裝置及唇板中的漿料流動特性，但仍需對水力式流漿箱其他類型的勻整裝置進行數(shù)值模