[发明专利]一种中浓纸浆输送系统立罐的设计方法

说明书

技术领域

本发明是一种储罐的设计方法，特别适用于中浓纸浆输送系统立罐的设计方法。

背景技术

中浓输送技术是指制浆造纸过程中，特别是输送过程中，纸浆直接以质量浓度为7％-15％输送的技术。相比于常用的低浓度纸浆输送，极大地减少了制浆过程中的用水量和造纸废水排放量，大大地减少了对环境的污染。

在中浓纸浆输送系统中，立罐为纸浆泵提供一定的液位(即倒灌高度)，使浆料连续不断地流经纸浆泵，保证浆泵的安全运行。因此，立罐是实现中浓输送技术的关键设备之一。

当纸浆质量浓度C≥7％时，自身已失去流动性，且纸浆悬浮液内含有大量气体，纸浆中的纤维相互交织形成紧密稳定的纤维网格，当浓度很高时，纸浆纤维可以看作是一个网络整体，中浓纸浆充满立罐并呈现塞流的流动状态，此时水及纸浆中的气体在纤维网络中的空隙之间流动，而纤维网络主体则像塞子一样整体沿立罐壁面向下滑移，并通过中浓纸浆泵的高剪切力作用完成流体化的输送。

中国专利CN201539415U和CN101734600A公开了一种中浓浆泵系统装置，包括中浓立管、湍流发生器、离心式中浓浆泵、三相分离器、真空泵及其连接管路。其中中浓立管的主体部分为圆柱形，底部部分为由用一平面沿所述圆柱底面的中心点且与圆柱底面成45度角的方向对圆柱进行切除后剩余的与圆柱形连接在一起的部分，切除后圆柱的底部缺口由圆锥的一部分围成，圆锥的锥顶位于所述中心点处，圆锥底面与圆柱底面平行，且圆锥底面的直径与圆柱底面的直径大小一致，满足圆柱的直径小于900mm，高度大于3000mm。此专利只是给出了中浓浆泵前输送装置的形状和尺寸范围，对于结构尺寸的确定并无具体的设计方法。

经检索，目前还没有中浓纸浆输送系统立罐的设计方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种中浓纸浆输送系统立罐的设计方法。该立罐将为纸浆泵提供一定的运行液位(即倒灌高度)，保证浆泵的安全运行。

本发明的目的通过下述技术方案实现：设计立罐采用圆筒形结构，其主要结构尺寸包括内径、罐体高度和壁厚。其中内径采用平均流速初算，然后用中浓纸浆沿程阻力损失对平均流速进行校核；罐体高度由最大储液高度(占罐体高度的85％)和罐体上沿安全余量高度组成，其中最大储液高度采用气-液两相流动量方程和能量方程的联立进行求解；立罐壁厚采用石油化工立式圆筒形钢制储罐设计规范进行计算。

所述内径D采用公式(1)初算，对于平均流速u依据中浓纸浆悬浮液处于塞流流动状态的常用流速范围进行选取(大约在0.2～0.5m/s)，其中流量Q为已知。

D=4Quπ,m---(1)]]>

对于质量浓度小于18％的纸浆，其沿程阻力损失可用公式(2)计算：

Δh＝1.64×10^-2u^0.15c^2.5D^-1                        (2)

式中，Δh为每100m管长的沿程阻力损失，m/100m管长；u为流速，m/s；c为纸浆浓度，％；D为管径，m。

平均流速u通过中浓纸浆沿程阻力损失校核，以确认选用内径为可行。中浓纸浆沿程阻力损失依据“1m管道对应1m压力损失”的原则进行校核，如果沿程阻力损失不满足要求，应重新计算。

所述的罐体高度H包括最大储液高度h(占罐体高度的85％)和罐体上沿安全余量高度，其中最熊储液高度采用气-液两相流动量方程和能量方程联立求解。

动量方程以压降的形式表示，总压降为：

ΔP＝ΔP_g+ΔP_a+ΔP_f(3)

其中，重力压降

加速压降

式中：