纸浆浓度检测
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
.
2．刀式纸浆浓度变送器
在纸浆管道上设置一
V=0
Vc
个固定物体（如圆铁棒）
V0
V0
作为感测元件，如图（a）
(a
所示，当纸浆流ຫໍສະໝຸດ Baidu时，速
度为V0的纸浆在碰到固定 小流速
)VC
物体时，前缘部分的纸浆 速度将降为零，而管道内
S
W
其余的纸浆则继续以V0速 度流动。由于纸浆特殊的 大流速 纤维结构，这些继续以V0 速度流动着的纸浆将带动
.
大量实验证明，尽 管不同浆料的压力损失 压 损 （ m m H 2 O ） a 不同，但曲线的形状有 2 0 3 . 4 1 %
b cd
近似性。从图中曲线可
2.47%
见，在一定的流速范围
3 1.27%
内，存在压力损失的最 2 大值D，最小值F，与水 1 在同一流动条件下的压 0 . 5 力损失相比，又有交点 0 . 2
纸浆浓度检测
.
纸浆浓度对造纸过程来说，是一个重 要参数，它不仅影响各个生产过程中浆料 的质量，而且直接影响到纸张成品质量的 物理标准。因此控制好各个环节的纸浆浓 度，对保证浆料和纸张的质量以及减小原 材料的消耗都极其重要。由于纸浆流体的 特殊性，一般把纸浆分为中浓（一般大于2 ％）和低浓（低于2％）。
显然，如果纸浆种类、pH值、温度、流速和管道直径 一定，可通过测量纸浆在管道中的压力损失P来测量浓 度C。
.
（2）层流水环栓流区（b区） 当纸浆速度提高时，各纤维之 间的摩擦（连结）力增加，当 高于临界速度时，见图中DF段， 这时，各纤维之间的摩擦力就 比纤维对管壁的摩擦力大，并 且当纸浆沿管壁滑动时，其各 层纤维没有相对移动而开始成 为“活塞”。同时在内摩擦力 的作用下，在管壁－液体分界 面处发生了纤维的分离，并沿 流束中心线的方向发生放射型 的压缩而形成层流状态的水环， 该水环减小了管壁－液体之间 的摩擦力，因而使得总压力损 失减小，当然，压力减小的程 度与纤维的结构强度密切相关。
二是要限制相对流速在临界速度（0.3～ 0.6m/s）以下，以保证纸浆浓度与摩擦力 间的一定关系。
但当它们之间的相对速度大于临界速 度时，由于水环和湍流的产生，摩擦力与 浓度之间的关系较为复杂，具有不确定性。
.
因此在利用纸浆在流动过程中产生摩 擦力来测量纸浆浓度时，要把纸浆与测量 元件之间的相对流速限制在临界速度之下， 并要稳定或补偿纸浆流速、温度、浆种等 因素的影响，只有这样，才能保证纸浆浓 度和摩擦力之间的单值对应关系。这是在 设计和使用这种变送器中必须注意的问题。
VC S
水层的 形成
W
前缘速度为零的纤维沿物
体表面流动，并且使得这
(b
部分纤维流速由零逐渐增 图 2弯刀表面纤)维层和水层的形成
大。
V0 -管道中纸浆流速 . VC -临界速度（0.3-0.6m/s）
这种流线型是伴随着 纤维对物体表面及其纤维 层之间的摩擦而发生的。 当纤维离开固定物体时， 它们混入到总的纸浆流中， 且速度恢复为V0。因此纸 浆纤维对检测元件表面产 生摩擦力，该摩擦力的大 小取决于纸浆浓度，纸浆 浓度越高，摩擦力越大。 因此，可通过测量该摩擦 力的大小来间接测量浓度。
.
例如，对于化学浆，压力损失与浓度的关系可由下面经验
公式表示： P K2 F .5 V 0 .C 1D 5 1
或 C 2.5 PD
KFV0.15
式中
P 压力损失（mmH2O/100m）；
C 纸浆浓度（％）；
V 纸浆流速（m/s）；
D 管道直径（mm）；
K 常数；
F 取决于纸浆种类、pH值、温度的常数。
.
V=0
Vc
V0
V0
(a
小流速
)VC
S
W
大流速
VC S
水层的 形成
W
(b )
采用上述原理组成变送器时，还要解 决好两个问题：
一是上述感测元件除了受到纸浆纤维的摩 擦力以外，还有纸浆对其产生的冲击力和 它切断运动着的纸浆纤维结构所需的剪切 力，这两种力显然与纸浆流速和纤维结构 有关，因此在测量摩擦力时要补偿掉这两 种力的影响；
.
（3）湍流和减阻区（c、 d区） 在通常纸浆流速 （约2m/s以下）时，水 环运动具有分层特征， 但当纸浆流速继续提高 时，其运动就成为湍流， 压力损失增大，见图中 FH段。尤其到了HI段， 纸浆变为混流或完全湍 流状态，其压力损失更 为增大。
.
由上述纸浆的流动特性可以看出，当纸 浆与固体（管道或测量元件）之间的相对 流速小于临界速度时，它们之间产生的摩 擦力（压力损失）主要由纸浆浓度决定， 同时与纸浆流速、浆种、pH值和温度等因 素有关。
.
1. 中浓纸浆测量仪表一般是利用纸浆流动时 对感测元件所表现出来的压力损失与浓度 有一定的关系来测量的
2. 低浓纸浆浓度测量仪多是利用纸浆对光的 吸收、散射和透射能力与纸浆浓度有关的 特性来工作的。
.
一、中浓纸浆浓度的测量
为了深刻了解纸浆浓度测量的原理和 在使用时应注意的问题，以便在不同工艺 条件下正确选择纸浆浓度测量仪表，保证 测量精度。下面首先简介纸浆的流动特性 与浓度的关系，然后给出几种常用中浓纸 浆浓度测量仪表。
0.67%
D
I
FH
水
H和压力衰减点I。为了 研究方便，根据纸浆流
0.1 0.2
0.5 1 2 6 10 纸 浆 流 速 （ m/s）
速可分成四个区域：
.
（1）局部环栓流区（a区） 当纸浆流速比较低，即在临 界速度（约0.3～0.6m/s） 以下，见图中D线左侧段， 纸浆沿管道运动时的压力损 失，主要是由纸浆与管壁接 触时纸浆纤维对管壁产生的 摩擦力和纸浆纤维层之间的 摩擦力决定，并且纸浆纤维 对管壁的摩擦力比纤维各层 之间的摩擦力大。在其它条 件不变的情况下，纸浆浓度 越大，压力损失也越大。
.
由于纸浆是液态水、固态纤维和气态空气组 成的三相非均匀悬浮液。其流动特性受到诸如浓 度、纤维种类、打浆度、填料量、流速、温度等 多种因素影响，比较复杂。从大量的实验结果分 析，纸浆的流动特性可定性描述如下：
由于纸浆特有的网状物性质， 当纸浆运动流 经固体物质（如管壁、转子、搅拌器等）表面时， 固体表面对纸浆运动会产生明显的阻力使纸浆产 生压力损失。例如，下图所示的是四种不同浓度 的未漂硫酸盐浆，在100m管道中流动实验所得的 压力损失曲线。
2．刀式纸浆浓度变送器
在纸浆管道上设置一
V=0
Vc
个固定物体（如圆铁棒）
V0
V0
作为感测元件，如图（a）
(a
所示，当纸浆流ຫໍສະໝຸດ Baidu时，速
度为V0的纸浆在碰到固定 小流速
)VC
物体时，前缘部分的纸浆 速度将降为零，而管道内
S
W
其余的纸浆则继续以V0速 度流动。由于纸浆特殊的 大流速 纤维结构，这些继续以V0 速度流动着的纸浆将带动
.
大量实验证明，尽 管不同浆料的压力损失 压 损 （ m m H 2 O ） a 不同，但曲线的形状有 2 0 3 . 4 1 %
b cd
近似性。从图中曲线可
2.47%
见，在一定的流速范围
3 1.27%
内，存在压力损失的最 2 大值D，最小值F，与水 1 在同一流动条件下的压 0 . 5 力损失相比，又有交点 0 . 2
纸浆浓度检测
.
纸浆浓度对造纸过程来说，是一个重 要参数，它不仅影响各个生产过程中浆料 的质量，而且直接影响到纸张成品质量的 物理标准。因此控制好各个环节的纸浆浓 度，对保证浆料和纸张的质量以及减小原 材料的消耗都极其重要。由于纸浆流体的 特殊性，一般把纸浆分为中浓（一般大于2 ％）和低浓（低于2％）。
显然，如果纸浆种类、pH值、温度、流速和管道直径 一定，可通过测量纸浆在管道中的压力损失P来测量浓 度C。
.
（2）层流水环栓流区（b区） 当纸浆速度提高时，各纤维之 间的摩擦（连结）力增加，当 高于临界速度时，见图中DF段， 这时，各纤维之间的摩擦力就 比纤维对管壁的摩擦力大，并 且当纸浆沿管壁滑动时，其各 层纤维没有相对移动而开始成 为“活塞”。同时在内摩擦力 的作用下，在管壁－液体分界 面处发生了纤维的分离，并沿 流束中心线的方向发生放射型 的压缩而形成层流状态的水环， 该水环减小了管壁－液体之间 的摩擦力，因而使得总压力损 失减小，当然，压力减小的程 度与纤维的结构强度密切相关。
二是要限制相对流速在临界速度（0.3～ 0.6m/s）以下，以保证纸浆浓度与摩擦力 间的一定关系。
但当它们之间的相对速度大于临界速 度时，由于水环和湍流的产生，摩擦力与 浓度之间的关系较为复杂，具有不确定性。
.
因此在利用纸浆在流动过程中产生摩 擦力来测量纸浆浓度时，要把纸浆与测量 元件之间的相对流速限制在临界速度之下， 并要稳定或补偿纸浆流速、温度、浆种等 因素的影响，只有这样，才能保证纸浆浓 度和摩擦力之间的单值对应关系。这是在 设计和使用这种变送器中必须注意的问题。
VC S
水层的 形成
W
前缘速度为零的纤维沿物
体表面流动，并且使得这
(b
部分纤维流速由零逐渐增 图 2弯刀表面纤)维层和水层的形成
大。
V0 -管道中纸浆流速 . VC -临界速度（0.3-0.6m/s）
这种流线型是伴随着 纤维对物体表面及其纤维 层之间的摩擦而发生的。 当纤维离开固定物体时， 它们混入到总的纸浆流中， 且速度恢复为V0。因此纸 浆纤维对检测元件表面产 生摩擦力，该摩擦力的大 小取决于纸浆浓度，纸浆 浓度越高，摩擦力越大。 因此，可通过测量该摩擦 力的大小来间接测量浓度。
.
例如，对于化学浆，压力损失与浓度的关系可由下面经验
公式表示： P K2 F .5 V 0 .C 1D 5 1
或 C 2.5 PD
KFV0.15
式中
P 压力损失（mmH2O/100m）；
C 纸浆浓度（％）；
V 纸浆流速（m/s）；
D 管道直径（mm）；
K 常数；
F 取决于纸浆种类、pH值、温度的常数。
.
V=0
Vc
V0
V0
(a
小流速
)VC
S
W
大流速
VC S
水层的 形成
W
(b )
采用上述原理组成变送器时，还要解 决好两个问题：
一是上述感测元件除了受到纸浆纤维的摩 擦力以外，还有纸浆对其产生的冲击力和 它切断运动着的纸浆纤维结构所需的剪切 力，这两种力显然与纸浆流速和纤维结构 有关，因此在测量摩擦力时要补偿掉这两 种力的影响；
.
（3）湍流和减阻区（c、 d区） 在通常纸浆流速 （约2m/s以下）时，水 环运动具有分层特征， 但当纸浆流速继续提高 时，其运动就成为湍流， 压力损失增大，见图中 FH段。尤其到了HI段， 纸浆变为混流或完全湍 流状态，其压力损失更 为增大。
.
由上述纸浆的流动特性可以看出，当纸 浆与固体（管道或测量元件）之间的相对 流速小于临界速度时，它们之间产生的摩 擦力（压力损失）主要由纸浆浓度决定， 同时与纸浆流速、浆种、pH值和温度等因 素有关。
.
1. 中浓纸浆测量仪表一般是利用纸浆流动时 对感测元件所表现出来的压力损失与浓度 有一定的关系来测量的
2. 低浓纸浆浓度测量仪多是利用纸浆对光的 吸收、散射和透射能力与纸浆浓度有关的 特性来工作的。
.
一、中浓纸浆浓度的测量
为了深刻了解纸浆浓度测量的原理和 在使用时应注意的问题，以便在不同工艺 条件下正确选择纸浆浓度测量仪表，保证 测量精度。下面首先简介纸浆的流动特性 与浓度的关系，然后给出几种常用中浓纸 浆浓度测量仪表。
0.67%
D
I
FH
水
H和压力衰减点I。为了 研究方便，根据纸浆流
0.1 0.2
0.5 1 2 6 10 纸 浆 流 速 （ m/s）
速可分成四个区域：
.
（1）局部环栓流区（a区） 当纸浆流速比较低，即在临 界速度（约0.3～0.6m/s） 以下，见图中D线左侧段， 纸浆沿管道运动时的压力损 失，主要是由纸浆与管壁接 触时纸浆纤维对管壁产生的 摩擦力和纸浆纤维层之间的 摩擦力决定，并且纸浆纤维 对管壁的摩擦力比纤维各层 之间的摩擦力大。在其它条 件不变的情况下，纸浆浓度 越大，压力损失也越大。
.
由于纸浆是液态水、固态纤维和气态空气组 成的三相非均匀悬浮液。其流动特性受到诸如浓 度、纤维种类、打浆度、填料量、流速、温度等 多种因素影响，比较复杂。从大量的实验结果分 析，纸浆的流动特性可定性描述如下：
由于纸浆特有的网状物性质， 当纸浆运动流 经固体物质（如管壁、转子、搅拌器等）表面时， 固体表面对纸浆运动会产生明显的阻力使纸浆产 生压力损失。例如，下图所示的是四种不同浓度 的未漂硫酸盐浆，在100m管道中流动实验所得的 压力损失曲线。