20-第四章第3节浆料流送流浆箱5.6

一、课题：第四章纸的抄造第三节浆料的流送与上网

二、教学目的：通过学习，使同学们

1、了解浆料流体特性；

2、了解消除供浆系统压力脉冲的方法；

3、掌握典型上浆工艺流程；

4、掌握流浆箱的作用、特点。

三、课时：2h 第20次第7周星期三4月2日C25、26（5.6节）

四、课型：新课

五、教具：电脑、投影仪、白板笔

六、重点：流浆箱流体动力学要求、流浆箱的作用和要求

七、难点：流浆箱有4种基本形式、纸料悬浮液的流动机理

八、教学过程：

1、导入：

同学们，上节课我们学习了浆料净化、筛选的作用，设备的工作原理及影响效果因素及浆料中空气存在的形式，危害及除气方法。请几个同学回顾下我们上次所学的内容：

1、浆料净化的作用？筛选的作用？

2、影响除渣效率的因素有哪5个方面？

3、压力筛的工作原理？

4、浆料中空气存在的形式，危害及除气方法？

之前我们也学习了上浆系统即流送系统，那么纸料悬浮液的流动机理、流送设备及流浆箱的形式是什么呢？这就是我们今天要学习的内容。请同学们翻到教材第四章纸的抄造第三节浆料的流送与上网127页进行新课程的学习。

2、课程大纲：（详细内容见课件）（主要以讲授为主，辅以图表）

主要内容：

一、纸料流体的特征

（一）纸料悬浮液的流动机理

（二）纸料悬浮液的湍动和絮聚

二、理想的纸料纸动状态

三、流浆箱流体动力学要求

四、流浆箱

（一）流浆箱的定义及功能

（二）流浆箱的作用和要求（重）

（三）流浆箱有4种基本形式（难）

五、消除供浆系统压力脉冲的方法

一、纸料流体的特征

（一）纸料悬浮液的流动机理

⏹纸料悬浮液三相共存，固相的纤维、填料和胶粒，液相的水，气相的空气；

⏹纸料悬浮液中纤维之间可形成絮聚物；

⏹在流送过程中受到不同大小的剪切应力的作用；

⏹操作条件变化产生的非周期性压力脉冲和供浆设备原因带来的周期性压力脉冲。影

响纸页纵向不良的周期性的波动;

⏹在不同流速下的三种流动状态：塞流（栓流）、混合流及湍流.

栓流：当流速不大时，纤维相互交织的网络成为连带的整体，为网络整体，网络与管壁之间存在着一层很薄的水膜，水环，整个网络像塞子一样向前滑移，这种流动状态称为栓流。混合流：随着流速增加，管壁剪切力提高将破坏网络塞体的稳定性，使网络塞体表面的纤维逐渐分散而进入水环流，水环厚度增大，这个流动区间称为混流。

湍流：提高流速到一定值后，纤维网络就会分散，进入完全的湍流状态

⏹（二）纸料悬浮液的湍动和絮聚

在一般情况下，纸页是纸料悬浮液在网上脱水而形成的，由于通常采用的纸料上网浓度比临界浓度高的多因而在纸料中纤维与纤维之间有高度互相交缠的作用，使纤维容易絮聚，从而造成纸页结构不均匀的问题。

在纸料流送的过程中，合理的湍流有助于分散纤维、减少絮聚改善匀度。因此，研究纸料悬浮液在流送过程湍动与絮聚的关系，以及其对纸页匀度的影响，就有着重要的意义

1 、纸料悬浮液的湍动

湍动是指当流体的雷诺数超过一定数值时。流体的流动状态就成为湍动，这时流道内的每个质点都有不规则的、杂乱无章的运动，这样流团在流体内作为不规则的流动就成为湍动。微湍动：指规模很小的湍动。当湍动的规模很小，甚至达到“纤维规模”（即流动的规模小于单根纤维的长度）的程度，而强度又很高，因而湍动间的剪切力作用于每根纤维，使它们混杂着各点的速度和压力，从而使整个笑料悬浮液各点的物理迅速趋向

湍动的表现形式和特点：

从纸料的表面状况和涡流的状况可以直接地反映纸料中湍动的情况和规模，涡流的大小往往是湍动规模的反映，而从造纸机流浆箱喷到网案的上网段的纸料流的表面状况也可以反映湍动的规模。

小规模的湍动（微湍动）能造成纸料流表面有小的不均匀，而大规模的湍动则造成纸料流表面较明显的不均匀。

例：满流式流浆箱（如阶梯扩散器流浆箱，这类流浆箱主要产生湍动）喷射到网案上网段的纸料流，就具有精细的斑点的表面，而出现条纹状浆流和波纹，甚至跳浆等现象。

湍动具有生存期短的特点，其衰变速度在很大程度上取决于湍动的规模和大小，小的湍动比大的湍动分散的比较快，纸料流送和纸页形成过程中的有效湍动生存期，通常是用毫秒或几分之一毫秒来测定的。

2 、纸料悬浮液的絮聚

由于造纸过程中纸料上网浓度都比临界浓度高的多，因而纤维没有足够的转动空间而产生纤维与纤维之间碰撞现象，使纤维与纤维相互交缠而造成絮聚。纸料的浓度越大时，碰撞的频率也越大，絮聚的可能性也越大。

其它影响因素：纤维的特性、化学添加剂的加入等

3、湍动与絮聚的关系

1）、在湍动强度较大，湍动的规模很小时，湍动能够分散纤维的絮聚物。

2）、在湍动的强度很低，絮聚物的内在强度就足以阻碍湍动的作用，而絮聚物不分散3）、当湍动的规模很大时（例如表现为比较大规模的涡流的湍动），又能够完整无损的将絮聚物存在于大涡流中。

二、理想的纸料纸动状态

⏹纸机流送上网时纸料的理想流动状态是微湍动状态，即小规模且高强度的湍动状

态。

⏹原因：

⏹1、湍动规模过大，纤维的絮团存在于涡旋之中随势而动，并不分散；

⏹2、湍动强度过弱时，湍动中产生的剪切力不足以克服纤维絮团的结构强度，纤维难

以分散。

三、流浆箱流体动力学要求

对流浆箱内流体的流动状态要求：

大涡流的消除：

流浆箱中浆流如处于微湍流状态，脉动就一定很激烈，而且存在着的均匀的微细旋涡。这些均匀的微细旋涡，对于分散浆流中纤维、防止纤维絮聚是有利的，正是上网浆流所需要。但是，如果流浆箱中浆流存在着大涡流，哪怕是在部分的浆流中存在，也将破坏上网浆流的稳定，使纸幅成形不良。在流浆箱中，半径为数毫米的漩涡就会对纸幅成形很不利。

流浆箱在工艺上的要求：重点在于保证浆流处于微湍流状态，使浆流上网时分散良好且具有均匀性、一致性和稳定性

四、流浆箱

⏹（一）流浆箱的定义及功能

⏹定义：因其位置在成形网之前，又称网前箱，它是造纸机的一个关键的部分。

⏹功能:将上浆泵送来的纸料从管道流变成均一的、长方形的、其宽度与纸机相等的浆

流，且其纵向流速均匀一致。

流浆箱应具备的四个基本功能：

1、通过喷射与纸机幅宽匹配的浆流来布浆

2、通过调节浆料浓度和/或喷浆厚度来

改变横向定量

3、产生一定级别的湍流来提高纸张质量

4、控制影响喷射的因素(速度、喷射冲击条件)

（二）、流浆箱的作用和要求

⏹①分布纸料，即沿着造纸机的横向均匀地分布纸料并上网，保证纸页全幅的定量、

厚度、水分均匀一致；

⏹②分散纤维，即利用流浆箱内的整流元件，有效地分散纤维絮聚物，并防止再絮聚，

保证纸页具有均匀良好的纤维交织；

⏹③稳定并能调节浆、网速关系。按照工艺要求保持稳定的浆速和网速关系，并在车