收稿日期

:1999

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修改稿

)

流浆箱喷嘴处纸浆两相射流的流动分析

付平乐　陈克复　刘焕彬

(

华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室

广州

,510641)

摘　要 　纸浆离开流浆箱喷嘴的流动是一种两相平面湍流射流运动

其流动状态对上网成形的质量具有重要

影响。从两相流体流动出发

对纸浆的这种射流流动机理进行了探讨

并推导了表示其流动状态的微分方程组。

关键词 　射流　两相流动　球形纤维粒子

　　纸浆从流浆箱的喷嘴处喷射到成形网这段距离是处于一种平面自由射流状态 ,由于浆流

雷诺数比较大 ,在这段距离一般都处于湍流射流状态。其间纤维悬浮液中固液两相的流动状
态 ,尤其是固相纤维的运动状态对之后的上网成形质量具有重要的影响。但是 ,由于湍流射流
研究的实际困难及纸浆流动的复杂性 ,使纸浆湍流射流方面的研究进展一直比较缓慢。文章
尝试从两相流体流动的角度 ,分析了纸浆平面湍流射流中固液两相的运动状态 ,并在一定的模
型假设基础上 ,对纸浆湍流射流中的两相流动控制方程 ,进行了推导。

1 　纸浆两相流动的球形纤维粒子模型

上网纸浆一般认为是由液态水、

固相纤维组成的两相悬浮体 (此时空气含量很少可忽略) 。

由于纸浆中的纤维是一种细长柔软具有可塑性的固相物质 ,在纸浆流动过程中它可以同时具
有弯曲、

扭转、

翻滚等多种复杂的运动形式 ,而对这种运动进行数学上的具体描述是比较困难

的。因此在对纸浆流动中纤维的受力及运动情况进行分析后 , 可引入球形纤维粒子的概
念

[ 1 ]

,即在纸浆上网时的稀疏相纤维悬浮体中 ,可以把实际已帚化后的固相纤维虚拟为一个

外表面积相同而形状为球形的球形纤维粒子 ,球形粒子与实际纤维具有等效的受力状态 ,而球
形粒子的运动可表示纤维粒子在悬浮液中的运动。

图

　球形纤维粒子

球形纤维粒子的当量半径

可表示为

= 0

1354

+ 2

(

)

其中

, d

为单根纤维帚化后的最大长度

和直径。

2 　球形纤维粒子的形状系数及受力分析

11 　形状及阻力修正系数

为了更准确地描述实际纤维粒子流动时的受力情况

引入非球形纤维粒子的形状修正系

数 φ

φ=

其中　

—

—实际纤维的外表面积

—

—与实际纤维体积相同的球形纤维粒子的外表面积

中　国　造　纸　学　报

Transaction of China Pulp and Paper

Vol

1999