窦　靖　张　放　沙九龙　张　辉

(南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京,210037)



立式水力碎浆机内部浆料流场数值模拟及其新型槽体结构的研究(二)

窦靖张放沙九龙张辉*

(南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京,210037)

基于国内外已有的相关专利和应用的立式水力碎浆机结构，提出了一种高效、节能和运行平衡稳定的新型鼓槽体结构；然后,运用FLUENT软件对新型鼓槽体内部浆浓为5%的浆料流场进行数值模拟,以得到其内部浆料流场的压力、流速和湍流强度的分布情况,并与O形和D形槽体进行分析对比；最后，通过小型碎浆装置碎浆实验验证数值模拟结果。实验结果表明,新型鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机的结构特征为槽体采用鼓形结构,并且在槽壁上焊有反流向、45°螺旋线、间断排布、带凹槽的梯形截面返流板；椭球弧形收口和返流板的合力作用可将浆料同时向槽体中心和槽底转子区域推送,同时返流板附近湍流强度平均增强100%,有效提高了碎浆效率；倒锥体部壁面处的浆料速度为5 m/s,能够有效降低因径向撞击壁面造成的能量损失；碎浆过程中,鼓槽体的振幅有效值远低于具有不对称结构的D形槽体,保证运行时的安全性和稳定性。

鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机；浆料流场分布；FLUENT；数值模拟

笔者曾在分析国内外已有的相关专利和应用的立式水力碎浆机槽体结构的基础上,运用FLUENT软件对O形(具有对称流场)和D形(具有不对称流场)两类立式水力碎浆机槽体结构进行了浆料流场数值模拟,得出了各自内部流场的优缺点,即O形水力碎浆机运行平衡稳定,但是碎浆效率低于D形水力碎浆机；D形水力碎浆机内部浆料流场湍流强度较高,但能耗高于O形水力碎浆机,且该机构运行相对不平衡,进而影响转动机构寿命以及对支承机构产生不利影响。目前,国内外仍没有既能有效提高碎浆效率,又具有节能降耗、保证运行平衡稳定、减少振动发生的立式水力碎浆机槽体[1-10]。因此,研究高效、节能、运行平衡稳定的新型立式水力碎浆机槽体具有十分重要的意义。

1　新型立式水力碎浆机槽体

研发高效、节能、振动小而运行平衡安全稳定的新型立式水力碎浆机槽体必须兼顾O形槽体对称性和D形槽体浆料流场湍流强度较高的优点,同时需克服两者的不足。为此,笔者创新性地提出了一种新型立式水力碎浆机槽体——鼓槽体螺旋返流板式槽体。

1.1新型槽体结构特征

鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机总体结构组成与传统立式水力碎浆机相似,由槽体、转子、筛板、传动部件、支撑架等组成,但不同于传统立式水力碎浆机的关键结构为槽壁体的鼓形结构和槽壁上带凹槽的梯形截面螺旋返流板(见图1)。

新型槽体的形状并不是传统的O形或D形,而是采用中间直径大、上下部位直径小的鼓形。该槽体下部自下而上直径由小变大,呈现倒锥体形,倒锥体高度是槽体高度的20%～30%。该锥体母线与槽底平面的夹角θ在40°～60°之间。槽体上部自下而上的直径则由大变小,呈椭球体形。槽体顶部有一段与槽体底面垂直的槽壁,约占槽体高度的18%。工作液面位于垂直壁面以下。

在槽体内壁设有螺旋排列返流板,如图1中4所示位置。返流板呈上升螺旋线式、非连续地间断排布,螺旋线的方向与转子转动方向相反。返流板与槽体底平面形成的角度为45°；根据槽体的高度,返流板分为若干层,单层的数量为4～6段,相邻层间返流板以交错形式分布；返流板为梯形截面的钢结构(见图1中A-A转向剖面),底面焊于槽壁上,底面与斜面夹角α约为40°,返料面与底面夹角β约为75°。同时,在返流板的顶面(见图1中A-A剖面图)等间距加工若干凹槽(见图1中B向局部视图),进一步对物料产生剪切和搅动作用。返流板集中分布在转子的水平位置以上、料液工作面以下。

图1　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机结构示意图

图2　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机的实体模型和网格模型

1.2新型立式水力碎浆机工作原理

浆料从碎浆机顶部与稀释水一同进入水力碎浆机后随浆流潜入槽体底部,与槽底的转子(飞刀盘)接触。快速旋转的转子对物料块施以搅动、摩擦、碰撞、撕拉和剪切等机械作用,被分散的浆料由于离心作用沿槽底径向被快速推送至槽壁。槽壁下部的倒锥形结构使浆料的流动得以转向向上,45°的倾斜减少了浆料与槽壁撞击时的能量损失。

浆料沿槽壁向上爬升,通过不断撞击返流板(沿槽内壁反流向、45°螺旋线、间断排布)而产生湍动,以便松散浆料块以及在浆料纤维之间产生摩擦和搓揉；同时,返流板顶部的凹槽也对浆料进一步产生剪切和搅动作用,使得浆团进一步分散；返流板的结构和反旋流向排列将浆料更好地推向槽内中心和底部的转子部位,进而增加了转子与浆料的接触机会。

浆料沿槽壁向上爬升的过程中,槽体内壁上部为椭球体形，致使沿壁上升或来自各水平层中心的浆料均会受到这种椭球体形壁的反力作用而导向槽内中心和底部的转子,这也增加了转子与浆料的接触机会,进而提高碎浆效率。

如上所述,浆料块往返于转子、槽体轴线与槽壁之间,一边不断发生湍动和剪切,一边沿槽壁向上爬升。浆料爬升到槽体上部椭球体部分与槽壁撞击,又被推送至槽体中心和槽底。浆料在槽体内形成对称的涡旋运动,不断往复,直至分散成单根纤维或者合适尺寸的纤维束状浆料,然后经过底部筛板进入良浆出口。

2　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机浆料流场数值模拟

2.1物理模型的建立及边界条件的设置

为了与文献[11]报道的O形和D形立式水力碎浆机进行对比,选择同样容积(80 m3)的槽体作为研究对象,转子为同样结构、相同大小的伏克斯转子[12-13]。由此得出,鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机主要结构尺寸：槽体最大端面直径D3=5 m,槽体高度H3=5 m。利用Unigraphics NX(UG)软件对该新型立式水力碎浆机内部浆料流场建立模型,结果如图2a所示。

将建好的模型导入到ICEM CFD软件中,对三维实体模型进行非结构网格划分。为了满足后期数值模拟的设置需要,对鼓槽体立式水力碎浆机分块进行网格化,再把网格化的部件组装起来(见图2b)。由于鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机模型较复杂,整个计算域中转子旋转域和浆料域均使用四面体网格,而空气域结构简单,采用六面体网格[14-15]。

本次模拟中流体物性和边界条件的设置与文献[11,16-19]报道的一致。

2.2模拟结果与分析

在对鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机进行三维建模时,为了与文献[11]报道的O形和D形立式水力碎浆机的模拟结果进行对比,同样选取槽体底部转子中心为坐标原点、槽体高度方向为Z轴方向的标准坐标系。同时,在鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场模型选取具有代表性的X-Z平面、Z=0平面和Z=0.50、Z=1.25、Z=2.25、Z=3.25、Z=4.00平面,同时选取X-Z平面与Z=0.50、Z=1.25、Z=2.25、Z=3.25、Z=4.00平面的交线,分别命名为Line-1、Line-2、Line-3、Line- 4、Line-5,通过这7个平面和5条交线来描述鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场的压力、流速和湍流强度等特征,并与O形和D形结构进行对比。

图4　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机X-Z平面及其局部放大区域的压力云图

2.2.1残差监测曲线

鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场的残差监测曲线如图3所示。整个内部浆料流场在经过2647次迭代计算后,各方程计算结果残差都小于所设置的1×10-3,此时全局的质量、动量能量和标量达到了平衡,所有离散的守恒方程在所有单元中满足指定的误差,随计算不再改变,达到了收敛状态。另外,残差收敛结果也验证了网格划分和湍流模型设置是合理的。

2.2.2压力分布

鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机X-Z平面上的压力分布云图如图4(a)所示,其中的局部放大如图4(b)所示。Z=0平面上的压力分布云图如图5所示。从图4(b)可以看出,返流板底面压力较大,而返流板顶面压力较小。从图4(a)和图5可以看出,底部转子区域压力最大,达到2.0 MPa左右,大于O形和D形转子区域的最大压力。

图3　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场残差监测曲线图

图5　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机Z=0平面的压力分布云图

2.2.3速度分布

(1)速度矢量图速度矢量图能够直观表征流体的运动方向、速度大小和总体趋势。鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场X-Z平面上的速度矢量图如图6(a)所示。此图表明,壁面各处的浆料均有向中心聚拢的趋势。同O形立式水力碎浆机一样,鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场在立面上仍是对称的循环流,但其循环运动更为剧烈、湍流程度更高。槽体底部壁面处浆料不断沿倾斜面爬升且速度并没有明显降低,保持在9.6 m/s左右。浆料到达上部椭球体之后,由于向底部倾斜的壁面和返流板的合力作用,浆料速度方向逐渐改变,更多浆料向中心聚拢,再在循环流的驱动下返回转子附近。底部中心转子区域速度最高达20 m/s左右。

在浆料流场内部选取上、中、下分别为Z=4.00、Z=2.25、Z=0.50 3个平面作为代表,截取其速度矢量图(见图6(b))。从图6(b)可以看出,槽体内上、中、下各水平面的浆料与O形立式水力碎浆机形成相似的水平向旋转流,旋流方向与转子旋转方向一致。从图6(b)还可以看出,在返流板的作用下，浆料转向明显,可以更迅速地向中心聚拢。

(2)轴向速度散点图图7为鼓槽体、O形和D形3种槽体的立式水力碎浆机的轴向速度散点图。从图7可见,3种立式水力碎浆机内部浆料流场中位于不同平面的5条交线的轴向速度分布规律基本一致,即靠近壁面浆料的轴向速度为正,进而在竖直方向上做爬升运动；靠近转子中心轴浆料的轴向速度为负,进而在竖直方向上做下沉运动。

图6　鼓槽体内部流场速度矢量图

图7　不同槽体立式水力碎浆机的轴向速度散点图

从图7还可以明显看出,鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机中心轴附近区域浆料的下沉速度大于O形和D形立式水力碎浆机,浆料呈迅速聚集至槽底中心转子附近的趋势,增加了其与转子接触的机会,有利于提高碎浆效率。另外,在鼓槽体中靠近壁面附近浆料的爬升速度大于O形槽体,这是由于锥形段对浆料的提升作用；然而在位于内部浆料流场上部的Line-3、Line- 4、Line-5靠近壁面处的轴向速度小于O形和D形槽体,这是返流板起到了改变浆料轴向运动方向的作用,使得浆料向流场下部聚拢。

(3)径向速度散点图图8为不同槽体立式水

力碎浆机的径向速度散点图。从图8可见,3种类型内部浆料流场中位于不同平面的5条交线的轴向速度分布规律基本一致,即Line-3、Line- 4、Line-5与Line-1、Line-2的径向速度方向相反,表明流场下部浆料在跟随转子旋转的离心力驱动下由中心轴流至壁面,而流场上部浆料则由壁面流向中心轴。

从图8还可以明显看出,无论是从中心轴流向壁面还是从壁面返至中心轴,鼓槽体内部浆料流场的径向速度均明显大于O形和D形槽体,这证明鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料的运动路径发生了明显变化,更多浆料更频繁地向中心聚拢。

(4)切向速度散点图图9为不同槽体立式水力碎浆机的切向速度散点图。从图9可见,3种类型内部浆料流场中位于不同平面的5条交线的切向速度分布规律基本一致,即从中心轴向壁面处先逐渐增大，然后迅速减小,且在壁面处达到最小值。

从图9还可以明显看出,鼓槽体内部浆料流场的切向速度在中心区域大于O形和D形槽体,这说明鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料的圆周运动较O形和D形更明显。尽管在靠近壁面区域鼓槽体的切向速度小于O形和D形槽体,但是此时径向速度却明显提高。这是间隔挡板使浆料圆周运动受阻,改变运动方向,切向速度一部分转变为径向速度,因此,鼓槽体内部浆料在壁面处切向速度会明显降低。

(5)总速度散点图图10为不同槽体内部浆料流场中Line-1的总速度散点对比图。Line-1是位于倒锥形段最接近转子上平面的特征线。该条特征线上的速度能够充分体现出浆料刚离开转子旋转区域流向壁面时速度的变化情况。从图10可以看出,D形和O形的壁面速度为0,鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机的壁面速度比O形和D形约大5 m/s,可见锥形过渡段有效降低了浆料因径向撞击壁面造成的动能损失。同时,鼓槽体壁面附近的速度最高约达17 m/s,明显高于O形和D形。

图8　不同槽体立式水力碎浆机的径向速度散点图

图9　不同槽体立式水力碎浆机的切向速度散点图

2.2.4湍流强度分布

(1)湍流强度分布云图湍流强度是衡量立式水力碎浆机碎浆效果的直观指标。鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场X-Z特征平面的湍流强度分布如图11(a)所示。取Z=4.00、Z=2.25和Z=0.50上、中、下3个截面上的湍流强度分布特征来代表水平面上的湍流强度分布(见图11(b))。图11表明,同O形立式水力碎浆机一样,鼓槽体内部湍流强度呈对称分布；底部转子叶片处湍流强度最高(约为1260%),流场顶部中心区域湍流强度最低(约为16%)。另外,从图11(b)可以看出,在边缘返流板区域湍流强度明显增强,平均比邻近区域增强了近100%,这是由于返流板改变浆料运行路径而加强了浆料的湍动,使得浆料通过自身搓揉以及与浆流之间的摩擦实现进一步碎解。

(2)湍流强度分布散点图图12为不同类型槽体立式水力碎浆机的湍流强度散点图。从图12可见,3种类型槽体内部浆料流场中位于不同平面的5条交线的湍流强度分布规律基本一致,均为对称分布,且都是从中心轴向壁面处先逐渐增大而后迅速减小。

从图12还可以很明显地观察到,较O形槽体结构，鼓槽体结构中心低湍流区域半径显著缩小,平均缩小到O形槽体的12.9%左右,与D形槽体结构接近。立式水力碎浆机碎浆的核心区域是中心底部转子区域；在该区域，浆料与转子接触，并能得到整个流场中最大程度的碎解处理,从而湍流强度增强。中心低湍流区域半径越小表明浆料越快达到高湍流状态,即碎浆效果越好。

图10　不同槽体立式水力碎浆机Line-1上的总速度散点图

图11　鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机内部浆料流场湍流强度分布云图

图12　不同槽体立式水力碎浆机的湍流强度散点图

3　不同槽体立式水力碎浆机的应用

为了对上述数值模拟结果进行验证,专门定制了3种小型碎浆装置(O形、D形和鼓槽体立式水力碎浆机),以对比三者的碎浆效率和机械振动烈度。

3.1碎浆效率的比较

3.1.1实验原料及实验仪器

实验原料为OCC。

实验仪器：①O形立式水力碎浆机壳体、D形立式水力碎浆机及鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机的壳体均为有机玻璃材质,容积1000 cm3；②实验室用搅拌器转子(带齿叶片),不锈钢材质,直径6 cm,400 r/min；③筛板,1 cm×1 cm方形筛孔；④烘箱,101型电热鼓风干燥箱,105℃下干燥12 h；⑤天平。

3.1.2实验步骤

(1)实验准备将OCC绝干浆板撕成3 cm×3 cm的碎片,称取30 g,加水配至浆浓6%，总共准备27个试样。对于同样的实验样品,利用O形、D形、鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机分别碎解5.0、7.5、10.0 min后对比其碎浆效果。

(2)实验过程将准备好的试样加入不同立式水力碎浆机中,调整转子转速至400 r/min,开始计时,5.0 min后停止碎解。取出碎解后的试样,通过筛板进行筛选。将无法通过筛板的碎片收集起来,干燥后称重,并计算碎浆效率,见式(1)：

(1)

式(1)中,m为未通过筛板碎片的绝干质量(g)。

按以上过程再计算不同槽体立式水力碎浆机碎解7.5 min和10.0 min后的碎浆效率。

图13　不同槽体立式水力碎浆机的碎浆效果

3.1.3碎浆效果与分析

不同槽体立式水力碎浆机碎浆效果如图13所示。由图13可知,碎浆效率随碎浆时间的延长而提高。同时，该结果证实了数值模拟的结果,即鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机的碎浆效率明显高于O形立式水力碎浆机,而且,也略高于D形立式水力碎浆机。

图14　不同槽体立式水力碎浆机的振动波形图

3.2振动烈度的比较

一般来说,设备的振动烈度是以振幅有效值来表征的；设备的振幅有效值越高,则其振动烈度越高,振动就越剧烈。为了直观表征立式水力碎浆机槽体在碎浆时的振动情况,在碎浆机壁上连接了采集振动和动态信号的加速度传感器,测得其振动波形,然后,比较不同槽体立式水力碎浆机的运行平稳性。

3.2.1实验原料和仪器

除了利用3.1.1所述的实验原料和仪器外,还需1台振动及动态信号采集分析仪器(南京安正公司,200 A)。

3.2.2实验过程

首先,连接加速度传感器,然后,点击“开始采集”,再启动转子旋转。记录3种立式水力碎浆机在碎浆时间5～10 min之间的振动曲线(碎浆初期运行不稳定,而碎浆末期碎浆效果不明显),并对比其振幅有效值。

3.2.3振动结果与分析

实验获得的振动波形如图14所示。从图14可以得到,O形、D形和鼓槽体立式水力碎浆机的振幅有效值分别为8.64、34.70和15.54,即振动烈度从大到小依次是D形>鼓槽体>O形。

4　结　论

4.1鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机碎浆过程中，在其槽体上部的椭球弧形收口和槽体内壁的返流板形成合力的作用下,可改变浆料移动路径,将浆料同时向槽体中心和槽底转子区域推送,提高了碎浆效果；同时,浆料的湍流强度除了在转子叶片附近达到最大(为1260%)外,在返流板附近湍流强度平均增强了100%,从而除了在转子旋转区域完成碎浆外,在返流板处浆料内部还能产生搅动,促进纤维分散。实验结果表明,鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机的碎浆效率高于O形和D形立式水力碎浆机,即具有高效性。

4.2鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机底部到槽壁的过渡段采用了倒锥体底部。这种底部结构使得碎浆机转子产生的浆料流得以转向,同时,撞击后浆料速度仍可达到5 m/s(而D形和O形的壁面速度为0),其能够有效降低因径向撞击壁面造成的能量损失,即其可以节能。

4.3鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机在碎浆过程中振动烈度远低于具有不对称结构的D形立式水力碎浆机,产生较小的振动,即具有运行平衡稳定性和安全性。

4.4鼓槽体螺旋返流板立式水力碎浆机是一种具有高效、节能、运行平衡、振动小、安全稳定的新型立式水力碎浆机,其结构特征关键在于槽体采用鼓形结构和槽壁上焊有反流向、45°螺旋线、间断排布、带凹槽的梯形截面返流板,该结构使其兼顾O形槽体对称性和D形槽体浆料流场湍流强度较高的优点,且克服了两者的不足。

[1]裴继诚. 影响水力碎浆机效应的几个因素[J]. 天津造纸, 2004(1): 34.

[2]林跃春. 立式碎浆机改进的新动态[J]. 纸和造纸, 2002(1): 32.

[3]陈克复, 张辉. 制浆造纸机械与设备[M]. 北京： 中国轻工业出版社, 2011: 201.

[4]陈贤根, 陈启声. 从专利文献看水力碎浆机转子节能工艺[J]. 能源与节能, 2012, 77(2): 38.

[5]Edward H Cumpston. Pulper: United States, 3506202[P]. 1970- 04-14.

[6]Naoyuki Iwashige. Pulper For Pulverizing and Suspending Paper Stock: United States, 0273208 A1[P]. 2006-12- 07.

[7]Charles A Johnson. Bottom Drive Pulper with Stationary Blades: United States, 3163368[P]. 1964-12-29.

[8]George E Brown. Apparatus for Defibering Cellulosic Materialin Water: United States, 3420454[P].1969- 01- 07.

[9]Hermann Mayr. Method for Defibering Waste Paper in a Thick Stock Range: United States, 4538765[P]. 1985- 09- 03.

[10]Wolfgang Mueller. Pulper for Comminuting and Suspending Paper Stock and Its Use: United States, 2009/0272828A1[P]. 2009-11- 05.

[11]窦靖, 张放, 沙九龙, 等. 立式水力碎浆机内部浆料流场数值模拟及其新型槽体结构的研究(一)[J]. 中国造纸学报, 2016, 31(2): 34.

[12]OptiSlushTMBale Pulpers: Optimized slushing result for the entire stock line and paper quality[EB]. http://www.metsopaper.com.

[13]陈远近. 离心机械设备在制浆工序的有效利用[J]. 中国造纸, 2008, 27(2): 69.

[14]赖艳萍, 赖维, 卢晓江, 等. 圆柱型水力旋流器筛分纸浆纤维的数值模拟和实验研究[J]. 中国造纸学报, 2009, 24(1): 108.

[15]纪兵兵, 陈金瓶. 网格划分技术实例详解[M]. 北京： 中国水利水电出版社, 2012: 89.

[16]余章书. 水力碎浆机叶轮的技术改造[J]. 中国造纸, 2015, 34(4): 68.

[17]肖宗亮, 杨健, 林思达, 等. 流浆箱喷嘴及湍动发生器的内流场数值模拟[J]. 中国造纸学报, 2005, 20(1): 185.

[18]陈奇峰, 陈克复, 杨仁党, 等. 基于CFD的中浓纸浆悬浮液在变径管内流动的数值模拟[J]. 中国造纸学报, 2004, 19(2): 96.

[19]Frank Saville, Mark Martinez, James Olson. Variables Affecting Specific Energy Requirements for Repulping[J]. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2015, 93: 486.

(责任编辑：关颖)

Numerical Simulation of Fiber Slurry Flow Field inside the Vertical Hydraulic Pulper and Research on New Type of Its Tank Structure(Ⅱ)

DOU JingZHANG FangSHA Jiu-longZHANG Hui*

(JiangsuProvincialKeyLabofPulpandPaperScienceandTechnology，NanjingForestryUniversity，Nanjing，JiangsuProvince， 210037)

(*E-mail: zhnjfu@163.com)

Based on the various types of the structure of vertical hydraulic pulpers and qualitative and quantitative theoretical analysis of their advantages and disadvantages, a new high-efficient, energy-saving and stable and balanced runnining type of the tank structure was put forward. Then, the 5% concentration of pulp suspension flow fields inside the new-type tank was simulated with FLUENT software, and the distribution of pressure, velocity and turbulence intensity were obtained and analyzed by comparing with the O-shaped and D-shaped tanks. At last, a pulping experiment was carried out using laboratory-sized pulpers to verify the simulation result. The results showed that the new-type tank was drum-shaped and with spiral baffles on the wall, and the baffles were in the opposite direction of pulp flow, 45° spiral, interval and with a trapezoid vertical section and grooves on its top; its ellipsoidal upper structure and baffles push pulp flow to the rotor at the center and bottom of the tank, moreover, the turbulence intensity near the baffles was 100% higher than the areas around it, so pulping efficiency was greatly increased, which was verified in the later pulping experiment; and the velocity of pulp at the wall of the inverted cone was 5 m/s, which indicated that energy consumption of the new-type tank caused by pulp radially hitting the wall could be obviously decreased. The RMS of the drum-shaped tank during pulping activity was much lower than that of the D-shaped tank, which meant the flow field inside the drum-shaped tank was symmetrical and balanced.

drum-shaped vertical hydraulic pulper with spiral baffles； distribution of fiber slurry flow； fluent； numerical simulation

2015- 08-10

南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室开放基金(201409)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。

窦靖，女，1990年生；在读硕士研究生；主要从事制浆造纸节能减排技术与装备方面的研究。

*通信联系人:张辉，E-mail:zhnjfu@163.com。

TS734+.1

A

1000- 6842(2016)03- 0022- 08