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流浆箱是造纸机的浆料流送设备,位于造纸机的起始部分,其主要作用是把浆料均匀而稳定的流送分布上网.为使纸页定量、匀度均一,防止浆料絮聚,流浆箱内浆料流动横向、纵向要求均匀分布,流浆箱各组件结构设计要符合流体力学原理.对于流浆箱内浆料湍流流动,上网浆料浓度为0.1％-1％,可近似看作是湍动的水流处理.流速分布、雷诺数反映浆料流动状况,浆料的压头损失反映了流浆相各组件的布浆、匀整性能.流浆箱浆料的流动为二维定常湍流,由于边界层很薄,可以看作不可压缩无粘性势流,无粘性势流满足拉普拉斯方程,可用有限元法进行计算流体力学模拟.通过仿真得出的流场流速分布图,考察所设计的流浆箱各组件能否有效的均匀布浆和匀整浆流.该论文首先运用流浆箱设计的经验公式,初步设计了与2640/320(幅宽为2640mm,工作车速为320m/min)纸机相配合的三种类型的流浆箱各组件的几何尺寸,它们是气垫式匀浆辊流浆箱、阶梯扩散式流浆箱和敛流式流浆箱.运用流浆箱流体力学理论公式,计算浆料流速、流速分布、雷诺数和流动摩擦损失,并作分析比较.雷诺数计算表明浆料流动为湍流流动.比较匀整元件压头损失,匀浆效果优劣依次为:阶梯扩散器>扩散管束>沟纹孔板>孔板>导流片孔板>导流片>喉辊>驱散辊>闸辊.阶梯扩散式流浆箱匀整效果优于敛流式流浆箱,敛流式流浆箱匀浆效果优于气垫式匀浆辊流浆箱.借助MATLAB软件的偏微分方程(PDE)工具箱,基于有限元法模拟流浆箱各组件浆料势流流速分布.仿真过程中,考虑浆料流速变化和流浆箱各组件几何尺寸变化等因素的影响.分析流场流速分布图,管束布浆效果比孔板布浆效果好,匀浆辊匀浆效果较差,孔板、阶梯扩散器、导流片匀浆效果不错.喷浆处闸口宽度、堰板收敛角要适中.气垫式匀浆辊流浆箱浆料流动最差,阶梯扩散式流浆箱浆料流动和敛流式流浆箱浆料流动比较均匀.模拟结果与浆料流动是吻合的.