Гидродинамический расчет напорного ящика с учетом реологических особенностей бумажной массы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский Государственный тех65нологический

университет растительных полимеров

Кафедра процессы и аппараты химической технологии

Курсовая работа по дисциплине

«Гидродинамика волокнистых суспензий»

На тему: «Гидродинамический расчет напорного ящика с учетом реологических особенностей бумажной массы»

Проверил: Выполнил:

К.т.н. доцент Студент 231 гр

Тотухов Ю.А. Семченко О.В.

Санкт-Петербург 2015



Исходные данные

турбулентный напорный диспергация

Диаметр отверстий турбулизатора d=16 мм

Длина турбулизатора L=340 мм

Длина успокоительной камеры L_к=500 мм

Высота успокоительной камеры Н_к=1500 мм

Длина конфузора L_н=650 мм

Угол конфузора =30^о

Высота выпускной щели h=12 мм

Высота потокораспределителя Н₁=160 мм

Время релаксации массы t_р=0.4 сек

Вид бумаги: Типографская

Скорость движения сетки: V_c = 250 м/мин

Обрезная ширина бумажного волокна B₀ = 2260 мм

Масса 1 м² = 70 г/м²

Концентрация регистровой воды: Ср.в. = 0,54%

Концентрация в напорном ящике: Сн.я. = 0,95%



Введение

Формование полотна бумаги или картона на сетке машины-основной процесс, определяющий качество готовой продукции. Оно может быть равномерным, если при напуске на сетку расход волокнистой суспензии, ее концентрация и скорость одинаковая по ширине полотна.

Для получения равнопрочной бумаги в машинном и поперечном направленияхнеобходимо, что бы волокна в выходящем на сетку потоке были диспергированы. На всем пути прохождения суспензии через массонапускное устройство необходимо предотвращать соединение отдельных волокон в хлопья, и вовлечение воздуха, избегать застойных мест, где бы могло происходить отложение волокон и микроорганизмов.

Массонапускные устройства должны выполнять следующие функции: распределять поток суспензии, при напуске на сетку машины с одинаковым расходом и скоростью по ширине отливаемого полотна; передавать суспензию к выпускной щели без выпадения волокон и без появления поперечных струй; выпускать на сетку машины струю волокнистой суспензии с определенной скоростью при высокоинтенсивной скорости турбулентности и малом ее масштабе.



1. Напорные ящики турбулентного типа

Работа напорных ящиков турбулентного типа основана на пропускание суспензии перед выпуском ее на сетку через ряд узких каналов или щелей. Трение суспензии о стенки каналов вызывает появление интенсивной турбулентности,а размер каналов ограничивает размер возможных вихрей.

Распределение суспензии по ширине машины обеспечивается потокораспределителем с системой труб или перфорированной плитой. После небольшой промежуточной камеры суспензия проходит через турбулирующие элементы, представляющие собой пучек труб, или несколько гибких листов, расположенных по высоте, или серию наклонно расположенных перегородок.

Турбулирующие элементы подходят по возможности близко к выпускной щели. Выпускная щель может регулироваться по высоте.

Место встречи струи с сеткой регулируется либо перемещением губы, вдоль потока, либо перемещением всего ящика.

Для предотвращения колебания давления потока суспензии некоторые конструкции ящиков снабжаются воздушной подушкой.

2. Расчет подачи напорного ящика

Расход выходящей массы на сетку

где - производительность машины по бумаге,



- сухость бумаги на накате,

- концентрация в напорном ящике,

- концентрация регистровой воды,

3. Оценка параметров выходного турбализатора с учетом диспергации структуры суспензии

Цель расчета-определить градиент скорости в сечениях проточных каналов и сопоставить их с критическим значением градиента скорости.

Для труб малого диаметра d, к которым относятся и тубы перфорированной плиты (d=1017 мм) определение возможно через среднюю скорость потока это возможно, так как усреднение скорости не дает большого расхождения от истинного поля скоростей.

Для каналов малых размеров это расхождение составляет 5-10 % , что вполне допустимо для инженерного расчета.

Для выполнения диспергации должно выполняться условие

,



Где -минимальная скорость в отверстиях плиты

-скорость в отверстии плиты

Минимальная скорость в отверстиях плиты рассчитывается по формуле

Скорость в отверстиях плиты найдем по формуле

=1,8

Для простоты решения принимаем , что высота первого турболизатора на выходе равна высоте второго турболизатора на выходе, т.е. F1=F2 и следовательно

Площадь турболизаторарасчитывается по формуле

Где R-высота турболизатора

а-ширина кромки

/с

Из турбализатора суспензия поступает в полость ящика через отверстия перфорированной плиты,которые равномерно распределены по всей ее площади.



4. Определить величины давления газа на свободную поверхность суспензии в камере носителя пульса

Насосная установка в общем виде является совокупностью заборного и приемного резервуаров, находящихся соответственно под давлением и и соединенных между собой гидравлической связью - трубопроводами при наличие запорной и регулирующей арматуры, отводов, переходов, представляющих собой местные сопротивления.

Принимаем, что сечение 1-1 и 2-2находится на одном уровне ; скорость в камере гасителя пульсаций равна нулю, ;т.к.распределение скорости струи близко к расходному.

После преобразований получаем:

потерь для турболизатора уже рассчитали .

Коэффициент потерь для выпускной щели определяем при помощи эксперимента

Коэффициент потерь для конфузора находим по формуле

,

Где лт - гидравлический коэффициент трения

-угол конфузора

n - коэффициент конфузорности

Т.к. концентрация массы в напорном ящике меньше 1,5% лт рассчитывается как воды по формуле: ,

Где - эквивалентная шероховатость полирования поверхности напорных ящиков;

- Эквивалентный диаметр конфузора;

- Число Рейнгольдса для воды,

,

Где л - основной периметр, л=(а+b)*2=2*(0,05+6, 4)=12,9м

=0,025м=25 мм

=0,002

Высокая скорость прохода массы через отверстие определяет и сравнительно большие потери давления в них. Если потери давления в отверстияхпревосходят возможные колебания давления по длине турболизатора,то равномерность распределения потока суспензии меньше будет зависеть от точности профиля потокораспределителя.

Потери давления в перфорированной плите определяются формулой

где - коэффициент гидравлических потерь;

- скорость в отверстиях;

-ускорение свободного падения.

Коэффициент гидравлических потерь [2]

где - коэффициент потерь на входе,

- коэффициент потерь на выходе,

- коэффициент потерь на участке с внезапным расширением:

где - площадь при диаметре d = 16мм;

- площадь при диаметре D = 32мм;

Тогда

Потери на турбулизаторе

Рассчитаем количество отверстий z и расход отверстий q

=*=0.0003



Список используемой литературы

1. М/У 17-22 «ГВС»

2. М/У 17-280 «Выбор насосов при проектировании насосных установок»

3. Чичаев В.А. «Оборудование ЦБП», «Лесная промышленность», 1988г.

Размещено на Allbest.ru