автореферат диссертации по , 05.06.03, диссертация на тему:Оптимизация формирования структуры бумажного полотна в зоне отлива бумагоделательной машины

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I, ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Влияние гидродинамических характеристик потока бумажной массы на распределение концентрации волокон и качество бумажного полотна

1.2. Теоретические исследования структурообразо-вания в потоках бумажных масс на сеточном столе.

1.3. "Мё'тоды исследования структуры потока волокнистой суспензии.

I ^.Статистическое оценивание параметров многофазного потока как временных рядов

1.5, Выводы по обзору литературы и постановка задачи

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛВДОВАНЙЕ ДИСПЕРГАЦИИ ПОТОКА

БУМАЖНОЙ МАССЫ В НАЧАЛЬНОЙ ЗОНЕ ФОРМОВАНИЯ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ.

2.1. Аналитическое исследование колебаний сетки под действием вибропланки

2.2. Расчет пульсаций давления в потоке бумажной массы под действием вибропланки.

2.3. Численное исследование процесса взаимодействия вибропланки с сеткой.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОТОКА

БУМАЖНОЙ МАССЫ НА СЕТОЧНОМ СТОЛЕ.

- з

3.1. Выбор и описание экспериментальной установки

3.2. Методика исследования распределения концентрации волокон в потоке бумажной массы

3.3. Экспериментальные исследования структуры потока бумажной массы в начальной зоне формования и потока бумаги в лабораторных и промышленных условиях

3.4. Методика обработки экспериментальных данных

ГЛАВА. 4* АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ФОРМИРОВАНИЮ

СТРУКТУРЫ БУМАЖНОГО ПОЛОТНА В НАЧАЛЬНОЙ ЗОНЕ

ФОРМОВАНИЯ

4.1. Анализ структуры потока над гидропланкой

4.2. Сравнительный анализ структуры потока над гидропланкой и регистровым валиком

4.3. Влияние виброактивации бумажной массы в начальной зоне формования на структуру потока и бумажного полотна . III

4.4. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по формированию структуры потока под действием вибропланки в начальной зоне формования .л

ВЫВОда.

Основными напрашениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусмотрено "увеличить . выпуск целлюлозы в 1,25 раза, картона в 1,3-1,4 раза и бумаги на 18-20 процентов" [I] • Решение поставленных задач осуществляется путем создания и выпуска высокопроизводительного оборудования, резкого повышения производительности труда и обеспечения значительного повышения качества выпускаемой продукции при более полном использовании лесосырье-вых ресурсов страны. Опыт работы передовых предприятий отрасли по экономному и рациональному использованию лесосырьевых, энергетических и других ресурсов на основе снижения массоемкости вырабатываемой бумаги одобрен Центральным Комитетом КПСС и рекомендован к широкому распространению на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности [2] .

Выдвинутые задачи определяют требования, предъявляемые к оборудованию и современные тенденции в развитии конструкций бумагоделательных машин - повышение производительности наряду с повышением качества вырабатываемой бумаги.

Требования интенсификации производственных процессов, оптимизации работы и повышения производительности бумагоделательного оборудования, а также повышения качества вырабатываемой бумаги при одновременном снижении массы I м2 в значительной мере определяются эффективностью отлива и формования.

Качественные показатели вырабатываемой бумаги определяются степенью анизотропии структуры бумажного листа, характеризующейся равномерностью распределения массы I к?, Структура бумаги определяется равномерностью и степенью диспергированности волокон в начальной зоне формования.

Обезвоживающие элементы начальной зоны формования, наряду с функцией обезвоживания, оказывают эффективное диспергирующее воздействие на бумажную массу, предотвращая флокуляцию и обеспечивая равномерное распределение волокон в структуре бумажного полотна»

Учет воздействия обезвоживающих элементов на распределение концентрации волокон в потоке бумажной массы в начальной зоне формования позволяет оптимизировать компоновку обезвоживающих элементов и создает предпосылки для выработки продукции на нижних пределах ГОСТа по массе 1м2.

Многочисленность факторов, определяющих равномерность распределения концентрации волокон в зоне отлива и формования,значительно затрудняет выбор оптимальных условий работы и компоновку обезвоживающих элементов, что снижает эффективность формующего устройства.

Таким образом, исследование влияния обезвоживающих элементов на распределение концентраций в потоке бумажной массы в начальной зоне формования является весьма актуальной задачей в процессе проектирования новых и модернизации существующих сеточных столов. Обеспечение оптимальных условий работы обезвоживающих элементов начальной зоны форшвания является одним из основных условий выработки высококачественной бумаги.

Исследования проводились в соответствии с координационным планом НИР и мероприятий по комплексному использованию и воспроизведению лесных ресурсов Северо-Западного региона, утвержденному ЖС АН СССР в Ленинграде 22.06.81 по заданию 02 - Разработать рациональные технологические решения и аппаратурное оформление комплексного использования лесосырьевых ресурсов.

В связи с изложенным, настоящая работа посвящена исследованию влияния обезвоживающих элементов начальной зоны формования на распределение концентрации волокон в потоке бумажной массы, разработке рекомендаций по компоновке обезвоживающих элементов в начальной зоне формования, разработке теоретической модели диспергации потока бумажной массы и метода расчета интенсивности пульсаций давления в потоке бумажной массы, обеспечивающей диспергацию волокон в потоке бумажной массы на сеточном столе.

ВЫВОДЫ

1. Разработана теоретическая модель диспергации бумажной массы под действием вертикальных колебаний формующей сетки,

2. Разработана методика расчета интенсивности пульсаций давления в потоке бумажной массы под действием вертикальных колебаний сетки,

3. Предложена методика исследования распределения концентрации волокон в потоке бумажной массы в начальной зоне формования.

4. Исследовано влияние обезвоживающих элементов начальной зоны формования на распределение концентрации волокон в потоке бумажной массы.

5. Определено влияние виброактивации бумажной массы в начальной зоне формования на распределение концентрации в потоке и качество бумажного полотна.

6.- Результаты экспериментальных исследований внедрены в производство Долинского ЦБЗ и/о "Сахалинбумпром".

1. Постановление ХХУ1 съезда КПСС по проекту ЦК КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на1981-1985 годы и на период до 1990 года, 2 марта 1981 г, « В кн.: Материалы ХХУ1 съезда КПСС; М.: Политиздат, 1981, с. 222.

2. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР "Об улучшении использования лесосырьевых ресурсов". Правда, 23 сентября 1984 г.

3. Терентьев О.А. Гидродинамика волокнистых суспензий в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесная промышленность, 1980. - 247 с.

4. Александров А.В. Экспериментально-теоретическое исследование организации потока в напорном ящике бумагоделательной машины. Дисс. . канд. техн. наук. - Л., ЛГИ ЦЕП, 1975. - 178 с.

5. Захарычев С.П. Исследование формирования внутренней структуры потока бумажной массы в напорных ящиках бумагоделательных машин. Дисс. . канд. техн. наук. - Л., ЛГИ ЦБП, 1981. -183 с.

6. Форгес О.Ао, Робертсон А.А., Мэзон С.Г. Гидродинамическое поведение волокон, применяемых для выработки бумаги. В кн.: Основные представления о волокнах, применяемых в бумажном производстве. - М.: Гослесбумпром, 1962, с. 458-488.

7. Meinecke A. Apparabive Zasangen der Blattbildung Uberblick uber otaffaulaufsystem und Sfcoffauflauf Sociaenblatb fur Papier-f-abrikatian, 1978, 3, s. 96-101

8. Homstrom G. , Moller K. , Norman B. Bondary Zoyer studies in Pulp Suspension Flow.- TAPPI, 1966, v. 6, p. 115-118.

9. Holik H. Mechanisch-hydrodynamische Facktoren der Blattbildung in Stoff aufans;ystem and Stoffauflauf. Wochenblatt fur Papierfabrikation, 1978, 2, р.ЗУ-50.

10. Каракозов H.A., Лавренцис Г.A., Гаврилова Г.М. О стабильности концентрации бумажной массы в напорном ящике. Бумажная промышленность, 1973, № II, с, 12.

11. Влияние работы потокараспределителя на параметры потока массы в напорном ящике /Александров А.В., Миронова В.В., Терен-тьев О.А., 1фтушев И.Д., Калинин М.И. Целлюлоза, бумага, картон, 1974, с. 20.

12. А.с. 358449 СССР Напорный ящик /Н.А.Каракозов, И.Д.Кугушев. Опубл. в Ю.И., 1972, № 34.

13. А.с. I0I3529 СССР Напорный ящик бумагоделательной машины /А.В.Александров, С.И.Конев. Опубл. в Б.И., 1983, № 15.

14. G-raber К.В. Ausgewahlte Methoden zur messtechnischen Beurteilung von Blattbildundssysteman. Wochenblatt fur Papierfabrogation 4, 1978, s. 135-138.

15. Лазарев B.A. Экспериментально-теоретическое исследование пульсационных характеристик в потоках бумажной массы при напуске на сеточную часть бумагоделательной машины. -Дисс. . канд. техн. наук. Л., ЛГИ ЦЕП, 1978. - 163 с.

16. Тихонов Ю.А. Экспериментально-теоретическое исследование напорного ящика для волокнистой суспензии высокой концентрации,- Дисс. . канд. техн. наук. Л., ЛГИ, ЦБП, 1980, - 133 с.

17. Фляте Д.М. Свойства бумаги. М.: Лесная промышленность, 1976. - 648 с.

18. Вайсман Л.М. Структура бумаги и методы ее контроля. М.: Лесная промышленность, 1973. - 152 с.

19. Головко В.Е. Экспериментально-теоретическое исследование по разработке оборудования для формования бумажных изделий с заданной внутренней структурой полотна. Дисс. . канд. техн. наук, - Л,, ЦЕП, I960. - 193 с.

20. Финкелынтейн Г.Э. Светопроницаемость при изменении массы I I/?. Бумажная промышленность, 1964, № 4, с. 12-13.

21. Фляте Д.М., Глобус Ф,Е, Хлопьеобразование волокнистых суспензий в зависимости от их концентрации, Целлюлоза, бумага, картон, 1973, № 4, с. 9-10.

22. Александров А.В, Гидродинамика процессов отлива и формования бумаги: Учебное пособие, Хабар, политехи, ин-т, 1982, с. 22-23.

23. Слуцкий А.Е. и др. О взаимодействии сетки и обезвоживающих элементов на сеточной части бумагоделательных машин. В кн. : Химия и технология бумаги: Межвуз, сб. научн. трудов,- Л., ЛТА, вып. 10, 1982, с. 16-20.

24. Кутушев И.Д., Каменев А.Ф,, Слуцкий А.Е, Расчет обезвоживания в регистровой части бумагоделательных машин: учебное пособие. Л.: ЛТА, 1982, 107 с.

25. Кугушев И.Д. Теория процессов отлива и обезвоживания бумажной массы. М.: Лесная промышленность, 1967. - 262 с.

26. Копылов В.В. Экспериментально-теоретическое исследование структуры потока в зоне отлива и формования бумагоделательной машины, Дисс. . канд. техн. наук. - Л., ЛГИ ЦБП, 1982. - 177 с.

27. Никольский А.Г. Применение новых обезвоживающих элементов на бумаго- и картоноделательных машинах: Обзор. М.: ВНИПИЭМЛеспром, 1974, - 38 с.

28. Parker G.D. Development of smaller scale structures .in headbux design. Appita 1971» v. 25, No 10, p. 185-193.

29. Speidel T., BeanhJieniin N Pressure vacuum palse analysis shows advantages of fails.- Paper Trade Journal, 1971» v. 26, Mo 17, p.32-34.

30. A.c. 457764 СССР Мокрый отсасывающий ящик /К.А.Смирнов, М.Т.Викторов, А.Г.Андреев, Н.Н.Кокушин. Опубл. в Б.И., 1975, В з.

31. Отчет по теме 67/80 "Исследование стабильности напуска массы на сеточный стол и разработка оборудования для выработки бумаги на нижних допусках ГОСТа в условиях бумфабрик Долин-ского и Чеховского ЦБЗ", ХПИ, Хабаровск, № гос. per. 81006073, 1982. 136 с.

32. Барановский В.П. Исследование процессов формования и обезвоживания бумажной массы на вакуумформующих устройствах. -Дисс. . канд. техн. наук. Л.: ЛГИ, 1972. - 157 с.

33. Агеев А.Я., Барановский В.П. Влияние обезвоживания регистровым валиком на структуру бумажного полотна. В кн.: Машины и аппараты целлюлозно-бумажных производств. - Межвуз.сб. научн. тр. Л., ЛГИ ЦЕП, вып. 2, с. 28-38.

34. Солопов Ю.П., Родин В.А., Смолин А.С. Получение тарного картона из сульфатной листвиничной целлюлозы. Бумажная промышленность, 1982, I, с. 14-15.

35. Исследование структурообразования волокнистых материалов насетке при концентрации бумажной массы более 2$. Пермский филиал ВИПОБумпром, 1977, отчет В 77058715. - 138 с.

36. А. с. 867987 СССР Мокрый отсасывающий ящик сеточной части бумагоделательной машины /А.В.Александров, А.В.Гончаров, А.И.Смирнов. Опубл. в Б.И., 1981, № 36.

37. А. с. 478908 СССР Устройство для обезвоживания и формования полотна /Е.М.Тефтер, Л.Н.Дьяков, Г.И.Слугин. Опубл. в Б.И., 1975, № 28.

38. Nerelius L., Norman В., Wahren D. Measurement of Light Reflection. T.APPI, Vol. 55, 1972, No 4, p. 574-580.

39. Wahren D. Proposed Definitioh of Some Basic Papermaking Terms.- Svensk Paperstidning, 1976, Vol. 70, NO 21,p. 725-729.

40. Sanders H.T., Jr.: An investigation of fiber consistency distributions in turbulent tube flow, Doctoral Dissertation, The Jnstitute of Paper Chemistry, (1970).43» Sanders H.T., Meyer H. Consistency Distributions in

41. Turbulent Tube Flow of Fiber Suspensions.- TAPPI, Vol. 54,1. No 5, 1971, p. 722-750.

42. Смирнова Э.А., Терентьев O.A. Теоретические основы определения нормальных напряжений в устройствах с коаксиальными цилиндрами, В кн.: Машины и аппараты целлюлозно-бумажных производств: Межвуз. сб. научн. тр. - Л.: ЛТА, вып. II, 1983, с, 3-6.

43. Куров B.C. Разработка критериев подобия основных режимов течения бумажной массы. Дисс. . канд. техн. наук. -Л.: Ш ЦБП, 1983. - 137 с.

44. Ильинский A.M. Моделирование условий обезвоживания массы на сеточной части бумагоделательной машины. В кн.: Машины и аппараты целлюлозно-бумажных производств: Межвуз. сб. научн. тр. - Л.: ЛТА, вып. 10, 1982, с. 80-83.

45. Ильинский A.M. Анализ совместной работы гидропланок и мокрых отсасывающих ящиков. В кн.: Машины и аппараты целлюло зно-бумажных производств: Межвуз. сб. научн. тр. - Л.: ЛТА, вып. II, 1983, с. 48-51.

46. Душкин А.Л. Влияние тяжелых частиц на спектр турбулентности газового потока. В кн.: Турбулентные двухфазовые течения, -Тезисы докладов 4 Всесоюзного научн. совещ. по теории и прикл, аспектам турбул, течений. Часть I, Таллин, 1980,с. 93-103.

47. Андреев А. Г. Экспериментально-теоретическое исследование процесса напуска на высокоскоростную бумагоделательную машину. -Дисс. . канд. ьехн. наук. Л.: ЛГИ ЦЕЛ, 1980. - 193 с.

48. Э2длин И.Я. Бумагоделательные и отделочные машины. М.: Лесная промышленность, 1970, с.189-201.

49. Смирнова Э.А. Разработка модели комплексной реологической характеристик бумажной массы с целью практического исследования при оптимизации режимов работы гидравлического оборудования ЦБП. Дисс. . канд. техн. наук. - Л.: ЛГИ, 1983, - 233 с.

50. Appel D.W. Measurement of Flocculation In Flowof Fiber Suspension Though Nozzles. TAPPI 26 tb Engineering Conference, 1971, Wednesdon, Now. 17 tb , p. 345-360.

51. Витвинин A.M. Применение теории случайных процессов при анализе колебаний веса бумажного полотна: Труды Уральского лесотехнического института. 1973, вып. 29, с, 57-69.

52. Gottsching L., Graber К.В. Uber den Einfluss der Papiermaschinenarbeit auf die Schwankung der flacbenbezon-genen Mass und anderer Papereingenschaften 31, Jahrgag, Heft, 9, 1977, s. 375-569, Papier.

53. Gottsbcing L., Graber K.B. Uber den Einfluss der Papiermascbien-enarbeit auf die Scbwankung der flachenbezogenen Mass und anderer Papiereigenscbai'ten, Teil 11, Das Papier, 32, Jab-rgag, Heft 1, 1978, p.1-9.

54. Финкелыптейн Г.Э. Оптический контроль структуры бумаги.

55. Бумажная промышленность, 1972, № 10, с. 25-26.

56. Глобус Ф.Е. Методика исследования хлопьеобразования в потоке волокнистой суспензии и просвета бумаги. В кн.: Химия переработки древесины. - Л.: ЛТА, 1972, с. 74-76.

57. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. -М.: Мир, 1982. 428 с.

58. Болч Б., Хуань К. Д?к, Многомерные статистические методы в экономике, М.: Статистика, 1979, - 317 с.

59. Дженкинс. Г,, Ватте Д, Спектральный анализ и его применение.- М.: Мир, т, I, 1971. 316 с.

60. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его применение.- Мир, т. 2, 1972. 287 с.

61. Robertson A. The Measurement of Paper Formation.- Pulp and Paper Magazin of Canada, 1956, v. 4, p. 119-127.

62. Ягуткин В.А, Разработка методов повышения эксплуатационной эффективности бумагоделательных машин, Дисс, ,. канд. техн, наук, - Л,: ЛЕИ ЦЕП, 1983, - 145 с,

63. Хеннан Э. Многомерные временные ряды, Мир, 1974. - 575 с,

64. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. М.:1. Мир, 1976. 755 с,

65. Галицейский Б.М., Рыжов Ю.А., Якуш Е.В. Тепловые и гидродинамические процессы в колеблющихся потоках. М.: Машиностроение, 1977, с. 7-166.

66. Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение, М,: Мир, 1974. - 278 с.

67. Конев С,й,,-Александров А.В. Датчик для контроля полей концентраций бумажной массы в напорном ящике. В кн.: Машины и аппараты целлюлозно-бумажных производств: Межвуз. сб. научн. тр. - Л.: ЛТА, вып. 10, 1982, с. 63-64.

68. Blattbildung in Staffzulaufsystem und StaffauflaufWochen-blatt fur Papierfybrikation, 1978, No 2, p. 39-50.

69. Шухман Ф.Г. Сетки бумагоделательных машин. М,: Лесная промышленность, 1968, - 214 с,

70. Бендат Дж., Пирсон А. Применение корреляционного и спектрального анализа. М,: Мир, 1983, - 312 с,

71. Средства отладки программы в ОС ЕС ЭВМ: Справочное пособие /В.И.Ерофеев, Ю.П.Меркулов, В,И.Першиков, А.П.Соколов: Под ред. В.Н.Лебедева. М»: Статистика, 1979. - 245 с.

72. Фортран ЕС ЭВМ /З.С.Бриг, Д.В.Капилевич, С.Ю.Котик, В.И.Ца-гельский. М.: Статистика, 1978. - 246 с,

73. Кендэл Н, Временные ряды. М.: Финансы и статистика, 1981.- 199 с.

74. Петровский П. Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1970, с. 239-252^

75. Годунов O.K. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1971, с. 55-92.

76. Санников А.А,, Витвинин A.M., Королев Е.М. Колебания бумагоделательных машин и пути их устранения. М.: Наука, 1976, 128 с.

77. Speidelt Т., Beanhemin Ж. Pressure/Vacuum puis analysis shows advantages of fails.- Paper Trade Journal, 1972, v. 26,1. No 17, p.32-34.

78. Новое в технологии бумаги /Сборник трудов, ЦНИИБ, вып. 8. -М.: Лесная промышленность, 1973. 295 с,

79. Генкин М.Д., Русаков A.M., Яблонский В.В. Электродинамические вибраторы. М.: Машиностроение, 1975. - 94 с.

80. Генкин М.Д., Тарханов Г.В. Вибрация машиностроительных конструкций. М.: Наука, 1979. - 164 с.

81. Основные представления о волнах, применяемых в бумажной промышленности, (Материалы симпозиума) Перевод с англ. Грибовского и др, /Под общ. ред. А.И.Бродского. М.: Гос-лесбумиздат, 1982. - 500 с.