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1、第五章 纸的抄造,第一节 纸料上网 1.纸料上网的作用和上网设备的任务 2.流浆箱的组成、类型 3.流浆箱的主要元部件 4.流浆箱发展情况和发展趋势,1.纸料上网的作用和上网设备的任务,1.1纸料上网的作用： 沿着纸机横幅全宽均匀稳定输送纸料。 均匀：纸料的浓度、压力、流速、流量 稳定：在整个抄纸过程,1.2纸料上网设备-流浆箱的任务 任务（1）向纸机网部均匀的分布纸料 （2）能良好的分散纤维 （3）提供适当的上网浆速,2流浆箱的组成、类型,2.1流浆箱的组成 三大部分 （1）布浆器：总管、布浆元件、稀释水浓度控制系统 作用：沿着纸机全宽提供压力、流速、流量均一的纸料 （2）整流装置：堰池、整
2、流元件、湍流发生器 作用：产生湍流，分散纤维防止絮聚。 （3）上网装置：堰板 作用：控制纸料以适当的速度和角度上网,2.2流浆箱的类型 敞开式：100140m/min低速文化纸机用。浆速由液位高度控制。 封闭式：气垫式和真空抽气式。浆速由气垫压力控制。车速300700m/min 水力式：满流式、满流气垫结合式、多层水力流浆箱 高浓流浆箱：,敞开压力式流浆箱,3流浆箱的主要元部件,3.1流浆箱的布浆器 布浆器的组成：上浆总管、布浆元件 3.1.1总管：矩形总管（易制造）、圆锥形总管 布浆总管作用： 沿纸机的全宽均匀地分布纸料 布浆总管回流的作用 、保持纸料在纸机的全宽压力均匀 、排除管内空气 、
3、防止死浆 回流量：10-15%（对进浆）回冲浆池,3.1.2布浆元件 常用的有多管、孔板、阶梯扩散器和管束等形式。,3.2整流装置,敞开式流浆箱：堰池和布浆整流元件； 水力式流浆箱：整流元件和湍流发生器。,产生湍动，分散纤维，保持纤维无定向排列,稳定浆位，提供上浆压头，保持所需的浆速,布浆整流元件：,3.2.1隔板 隔板分为57格，消能整流效果差，只能用于低速纸机。,3.2.2匀浆辊 特点：可消除涡流、偏流、交叉流 匀浆辊作用的原理： 浆流穿孔流出，在相邻两孔形成小涡流，使浆流处于微湍动状态，从而使纤维分散。 由于压头损失而流速降低，可使流速均匀。,影响匀浆辊整流消能的因素： 开孔率和孔径：开
4、孔率越小，湍动强度越大，匀浆作用越强。一般进料口处控制在30%40%，中部35%55%，靠近堰板50%52%。孔径2025mm。 直径：抄宽大、堰池深，直径越大。辊径大，解絮好。, 转速与转向：转速过快，形成大涡流，一般在912mmin。上下辊的转向相反为宜。 辊数和辊的位置：用两根在堰池进出口各一根。用35根，13根设在中部。匀浆辊与流浆箱壁面间距应小于6mm，距流浆箱前壁的距离则不大于3mm。,3.2.3阶梯扩散器 具有布浆、消能和整流等多种功能，不需要配其他消能元件，抄速范围大，适应性强，车速可从401500mmin。,纸料分成多股细小浆流，分级扩大，浆流断面突然扩大，出现低压区，产生回
5、流，形成一个封闭的小涡流，与主流有速度差，产生剪切力（高强度微湍动），纸料通过后，各股浆流又汇合，消除边界层效应的影响。,工作原理,阶梯的段数：通常34段。 孔位、孔数：第一段通常是孔板，15mm，面板厚和孔径之比一般不小于3 各段孔的长度：第二和第三段的长宽比为44.5,影响因素：,3.2.3飘片、叶片和薄片：用于各种水力流浆箱。,一端固定,两端固定,特点： 流道被分割成多层，纸料受到强的剪切力，分散纤维； 各层浆流的流速趋于一致； 浆流汇合后喷出，上网纸料的均匀分布 薄片光滑，摩擦阻力小，防止堵塞现象。,3.2.4管束 工作原理：纸料在小管子流动，摩擦作用在管壁形成湍动。管子的端部是缓慢扩
6、大的，能产生更微细的强度大的湍动。,3.3堰板,3.3.1作用 使纸料以一定的速度和角度上网； 唇口开度可调； 控制纸料稳定性及其湍动强度和规模。,3.3.2形式和特点 收敛式：用于400mmin以下的中低速造纸机。 操作方便，调节灵活,垂直式： 结构较简单，调节方便，横幅定量误差小(12g）容易挂浆，喷射角大，脱水量大，影响匀度。 可用于气垫式流浆箱，可用于高、中、低速纸机。,结合式 ：结合二者的优点，可产生微湍动，不挂浆，垂直堰板可上下水平调节，控制着网点和脱水，可用于中高速纸机。,4流浆箱的发展情况和发展趋势,最早为敞开式，适用于低速纸机。 20世纪40年代气垫式流浆箱和敛流式流浆箱 气
7、垫其上浆压力可通过气垫进行调节。敛流通过高位箱。 60和70年代间，出现了敛流气垫结合式流浆箱，消除了满流式流浆箱无回流、不能除气消泡等缺点。锥形布浆总管、水力布浆整流元件、消泡装置开始应用。,随着夹网纸机的发展，1958年出现了水力式流浆箱，70年代后发展快，有满流式、满流气垫、多层水力。并带有高效的水力式布浆整流元件，在唇口设立了机械或电控式的调节装置，有些还配备了可自动调节进浆压力的脉冲衰减器。新型满流水力流浆箱可适应车速2000米/分的纸机，满流气垫不超过1300米/分。,70年代发展了多层水力流浆箱，即多流道满流水力流浆箱，满足多层成形的需要。用于纸板、薄页纸和高级纸。 到了20世纪
8、90年代，出现了稀释水流浆箱。横向小范围内改变浓度，控制横向定量波动，避免采用唇板调节所带来的偏流和横流。,新型流浆箱的发展具有以下几大特点： （1）采用阶梯扩散器或管束等高效水力布浆整流元件。 （2）重视稳浆室的作用：可消除、衰减能量波动、稳定浆流。 （3）采用狭长流道，产生可控的微细湍流 （4）一次布浆整流的尝试,（5）发展稀释水浓度控制技术 （6）配置机外脉冲衰减器：敛流式流浆箱的一个弱点，是对压力脉动非常敏感。 （7）向多适应和多功能方向发展：适应于多层成形、高浓成形（2.5%5.0%）,第二节纸页成形和成形部,主要介绍脱水成形机理、各部分的要求和控制、脱水元件,1.纸页成形过程的几个
9、基本问题,1.1纸页成形的目的和作用 成形：留着和滤水的过程。 目的作用：将纸料转化为湿纸幅，并具有优良的匀度和所需的物理性能。 成形部的任务和要求： 尽量保留纸料减少纤维的流失 较多脱出水分 形成均一纸页,1.2纸页成形过程的纸料留着和脱水 1.2.1纸料留着的定义： 首程留着率（first-pass retention)：指纸机网部（伏辊）后还留着在纸幅上的物料与离开纸机流浆箱堰口出的物料之比（2090）。 FPR=（wH-wT）/wH100 wH流浆箱内纸料的浓度 wT白水盘内的白水浓度 全程留着率(overall retention)：指纸机干燥卷取出来的物料与进纸机湿部的物料之比（9
10、095）。,TR=（ms /Qw ）WW/WP Ms单位时间内纸卷上卷取的纸页的质量， kg/h WW纸页进入压榨部的宽度，m WP纸页在网上的宽度，m WW/WP该比值考虑弥补纸页从网部进入压榨部时由于宽度不同而造成的损失 Q纸料在流浆箱堰口的流率，m3/h W流浆箱内纸料的浓度,1.2.2纸料留着的意义 可能引发的问题： 输送物料负荷增加，成本增加 白水中的细小组分影响浆料滤水，影响湿部化学助剂的效率，影响纸机的清洁（网毯） 加重纸的两面性，影响纸的性能,1.3纸页成形器的分类,成形器的分类 按结构来分：圆网、长网、多网 按成形方式分：单层、多层 按浓度分：低浓1.5，高浓,1.4纸页成形
11、过程机理,纸页成形过程的流体动力学 基本过程：泄水、定向剪切、湍动 泄水（drainage)借重力、离心力、真空吸力排水。 泄水按两种机理进行过滤与浓缩。,主要的,过滤机理对成形的影响 （1）纸页中的纤维絮聚表现出在小尺寸范围内均匀的分布 （2）过滤而使纤维逐层沉积，无穿插，而浓缩有，以网络体的形式被逐渐压紧。 纤维的积留：存在选分 细微物质存在选择性沉积。,随积层定量的增大而增多,定向剪切（oriented fluid shear)以流动的方向性以及平均速度梯度为特征。 作用：分散作用：防止纤维的絮聚，提高纸页匀度 定向作用：使积层中的沉积纤维顺优势方向排列（纵 横向差、正反面的纵横向差）
12、浓集作用：一种在泄水区域内非均布的强剪切流型时，纤维就会相应这种流型浓集成为显见的形态。（喷浆的涡流、网面上的自由表面波，导致纸页纵向定量和浆料配比变化的条纹）,湍动（turbulence) 湍动包括真正无定向流的波动和部分定向的波动。 湍动的主要作用：分散纤维网络，降低悬浮体的絮聚程度，以及作为定向剪切衰减的手段。 湍动对成形的影响：适当的湍动，能分散纤维，可提高纸页的匀度；高强度湍动，会扰动已经成形的纸幅，导致纸幅不均匀（宏观扩散）控制高强微湍动,1.5纸页成形结构,1.5.1成形结构 层状结构：主要是x-y平面的定向分布，而z向很少。 原因：浆料脱水形成湿纸幅，脱水的形式主要是过滤和浓缩
13、，过滤使纤维逐层沉积。 影响因素：抄造条件（浓度）、浆料特性（长度）,1.5.2成形对纸页结构和性质的影响,对纸页孔径分布的影响：影响纸的过滤、吸收性能，从而影响涂布、印刷性能 成形不均匀平均孔径增大 定量减小平均孔径增大 对填料分布的影响：纸页絮聚趋势增加，填料分布不均匀性也增加。 对纸页断裂强度的影响：纸页断裂多在局部定量波动大的地方,1.5.3纤维在纸页中的分布,纤维的均布与优先分布原则：即纤维首先选择过滤阻力小的区域分布 纤维絮聚与纤维分布：纤维以絮团沉积 纤维在纸页中的定向：表现为纵横向差 原因：流浆箱浆流沿纵向喷射； 纸机成形网沿纵向的梳理作用； 纸料流的喷射作用： 成形网的梳理作
14、用：速度差,2长网成形器的主要部件及纸页成形与脱水,2.1长网成形器的主要部件及其作用组成,胸辊：作用：脱水，支撑网 成形板：作用：控制脱水速率，支撑网 材料：高密度聚乙烯或陶瓷覆面,案辊和沟纹案辊：一般装有1720根案辊 ，排列由密到疏或先疏中密后疏的方式 案板：组成：前角（3060）、顶面（1015mm ）、斜面（长度3060mm，后角14 ）。案板材料多为高密度聚乙烯或高纯度的陶瓷等。,真空吸水箱：干度由2%3%提高到8%12%。,伏辊：作用：驱动，脱水（1825） 成形网：聚酯网,小室式真空伏辊,2.2纸页的成形和脱水,2.2.1纸料沿长网成形器网案的脱水 纸料的脱水成形大体可分为三个
15、阶段：上网段、成形脱水段、高压差脱水段。 “上网段”着网点至成形板或第一根案辊止。 要求：喷射出的纸料均匀分散且浆流平稳。,长网部纸页成形和脱水的过程 1流浆箱 2胸辊 3成形板 4沟纹案辊 5案辊 6低、中等脱水量的案板组 7高脱水量的案板 8低真空案板组 9真空箱 10上伏辊 11真空伏辊 12驱动辊 1 3网子 14校正辊 15紧网辊 16导网辊 17第一导网辊,“成形脱水段”第一段至真空箱前。 又可分为：成形区（A区）和脱水区（B区）。 要求：成形区：控制合适的脱水速率，脱水均匀； 脱水区：大量脱水 ；,“高压差脱水区”由真空箱和伏辊两部分组成。要求：湿纸页已成形，可采用高压差加速水分
16、脱出。,2.2.2网上的湍动和定向剪切 目的：防止纤维的再絮聚 方法：脱水元件产生扰动，采用整饰辊、摇振装置等。,2.3纸料喷射上网与纸页脱水成形,2.3.1喷射角与着网点 喷射角：浆流喷射轨迹与下唇板之间的夹角（）为喷射角 着网点：堰板喷浆口喷出纸料与网接触处称为着网点。,喷射角图,喷射角和着网点对纸页成形的影响：,上网区的着网点 1胸辊 2成形板 3网,（1）在胸辊中心线前（）的位置上，胸辊产生的离心力作用，会产生溅浆现象。 （2）在胸辊与成形板间()的位置，胸辊的抽吸区，脱水剧烈，纤维竖立，两面差增大；网会塌腰，严重时跳浆。,（3）在成形板附近()位置，胸辊抽吸小，脱水缓和，成形板的支承作用，网不会塌腰。 （4）在成形板上()处，喷射角较小，容易把空气带入纸料中，在网上形成气泡，产生纸病。另外，堰板质量
