化工原理應(yīng)用

1、化工原理知識(shí)在造紙業(yè)的應(yīng)用高分子化工原理是化工類及相近專業(yè)的一門主干課， 是基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁， 是必修的一門主要技術(shù)基 礎(chǔ)課程。它是綜合運(yùn)用所學(xué)數(shù)學(xué)、物理、 化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決化工生產(chǎn)中各種物理過程的工程 學(xué)科。下面談?wù)劵ぴ碇R(shí)在造紙業(yè)中的應(yīng)用。1、離心泵在造紙工業(yè)中的應(yīng)用 在造紙工業(yè)中有許多水泵、漿泵都屬于離心泵，因此掌握離心泵的工作原理在造紙行 業(yè)中是很重要的。離心泵主要是由葉輪、泵殼和軸封裝等部分構(gòu)成的。離心泵的工作原理分吸液過程原理和排液過程原理兩部分。在啟動(dòng)離心泵前，需將泵 體內(nèi)充滿被輸送的流體，在啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)。此時(shí)處在葉片間的液體在葉 輪的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)

2、起來，因此液體獲得了離心力。液體在離心力的作用下，從葉輪中心被拋 向外緣的過程中獲得了能量，使葉輪外緣處的靜壓能提高，動(dòng)能也有所增加，一般流速可 達(dá)15 25 m/s。液體離開葉輪進(jìn)入泵殼，由于泵殼的流道是蝸牛狀逐漸加寬，液體在泵體 內(nèi)流速減慢，又將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使泵在出口處液體的壓力進(jìn)一步提高，而從泵 的排出口排出管路，輸送到所需的地方，這就是離心泵的排液原理。當(dāng)離心泵內(nèi)液體從葉 輪中心拋向外緣時(shí)，在葉輪中心處形成低壓區(qū)，這時(shí)貯槽液面上方為大氣壓力，所以液面 和吸入管路之間存在靜壓力差。在壓力差的作用下，液體經(jīng)底閥和濾網(wǎng)沿吸入管路進(jìn)入泵 殼內(nèi)，以填充被排出液體的位置，這就是離心泵吸液

3、過程的工作原理。2、過濾原理在造紙工業(yè)中的應(yīng)用造紙工業(yè)中的真空洗漿機(jī)的洗漿過程就是運(yùn)用過濾原理工作的。過濾操作是利用一種 具有多毛細(xì)孔的物體作隔層，在隔層兩側(cè)壓力差的推動(dòng)下，懸浮液中的清液從隔層的小孔 中通過，微粒被截流在隔層上，達(dá)到固液兩相分離的目的。過濾速率大小與過濾推動(dòng)力成正比，而與過濾阻力成反比的關(guān)系，即：過濾速率的大小主要取決于兩個(gè)因素： 一個(gè)是過濾推動(dòng)力 p,促進(jìn)濾液流動(dòng)的因素； 另一個(gè)是過濾阻力 r yL,它阻礙濾液流動(dòng)。過濾阻力又主要在于兩方面所決定：一是濾 液本身的性質(zhì)，即指濾液的粘度 場(chǎng)二是濾渣層本身的性質(zhì)，即rL。濾渣層越厚，阻力 越大，濾渣層越緊密，空隙的流通截面積越小

4、也使阻力增大。因此在造紙工業(yè)中，要加強(qiáng) 真空洗漿機(jī)的脫水速度，一方面可以增加過濾推動(dòng)力，采用真空抽吸作用，提高兩面壓力 差。另一方面在洗漿過程中提高濾液溫度來降低濾液的粘度，從而增加過濾速度。所以洗 漿過程中利用熱水洗滌可以加速洗滌過程。故目前有采用高溫洗滌方法，如連續(xù)蒸煮器則 在器內(nèi)利用高溫高壓進(jìn)行洗滌，其溫度可達(dá) 100 C以上。噴放后洗滌溫度一般較低，約在 80C左右。3、離心分離在造紙工業(yè)中的應(yīng)用 造紙廠的備料工序利用的旋風(fēng)分離器來除去空氣中的灰塵，以及在紙漿凈化工序中利用的錐形除砂器除去漿料中的砂子、纖維束等雜質(zhì)，這兩者的工作原理都屬于離心分離原 理。例如對(duì)于旋風(fēng)分離器，主體結(jié)構(gòu)是上

5、為圓筒，下為圓錐所構(gòu)成。含塵氣體以較大的流 速?gòu)膱A筒上側(cè)面的矩形管切線方向進(jìn)入器內(nèi)，獲得自下而上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在離心力的作用 下，氣體中的微粒沿切線方向被拋向外圍，與器壁相碰后失去動(dòng)能而沉降下來，并沿器壁 向下從除塵管中排出去。內(nèi)層的氣流則轉(zhuǎn)向中心，自下而上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從頂部排出。這 就是旋風(fēng)分離器的工作原理。在操作中要注意控制適當(dāng)?shù)臍饬魉俣取Ｈ魵馑龠^小，分離效 率不高； 若氣速過大會(huì)出現(xiàn)反混現(xiàn)象， 也要降低分離效率。 一般選用入口氣速為 1520m/s 比較合適。而錐形除砂器的結(jié)構(gòu)與旋風(fēng)分離器相似，工作原理也完全一致。但與旋風(fēng)分離器相比 直徑較小，這樣就能使?jié){流在除砂器內(nèi)始終保持較高的速度旋轉(zhuǎn)

6、，產(chǎn)生較大的離心力來提 高除砂效率。錐形除砂器的型號(hào)較多，國(guó)內(nèi)最普遍使用的有兩種，即600 型和 606 型。一般 600 型和 600EX 型用于處理高級(jí)漂白漿和高級(jí)紙用紙漿的紙機(jī)前凈化； 普通未漂化 學(xué)漿都采用 606 型錐形除砂器；用于生產(chǎn)紙板和凈化程度要求不高的紙種的漿料也用 623 型錐形除砂器來除去纖維束、樹皮、砂子等雜質(zhì)。生產(chǎn)中主要控制之形除砂器的因素有： （1）、壓力差。壓力差是指進(jìn)漿壓力與良漿壓力之差。壓力差的大小，對(duì)凈化時(shí)產(chǎn)生的 離心力大小有密切的關(guān)系，因而直接影響著除砂效率和生產(chǎn)能力。在其他凈化條件不變的 情況下，進(jìn)口壓力差增大，凈化效率提高，生產(chǎn)能力加大，但增加至一定程

7、度效果減弱， 反而是動(dòng)力消耗增加。一般進(jìn)口壓力控制在0.250.35MPa之間，良漿出口壓力則控制在0.010.05MPa。（2）、進(jìn)口漿濃。隨著濃度的下降，凈化效率明顯提高；但生產(chǎn)能力下降， 動(dòng)力消耗增加。從凈化效率和經(jīng)濟(jì)性兩方面綜合考慮，一般進(jìn)漿濃度控制在0.5%0.8%的范圍較合適。（ 3）、排渣率。排渣率提高，會(huì)使雜質(zhì)順利地有排渣口排出，所以凈化效 率將提高；但另一方面，好纖維的損 失率也必然增加。一般要求纖維總損失率不大于 1.5%2.0%，在這個(gè)范圍內(nèi)適當(dāng)確定各段的排渣率，各段的排渣率在10%30%之間。4、傳熱在造紙工業(yè)中的應(yīng)用傳熱原理及設(shè)備在造紙生產(chǎn)中的蒸煮工序、紙漿漂白工序、

8、抄紙干燥部及黑液蒸發(fā)站 應(yīng)用較多，其中多用作加熱。4.1 在蒸煮工序中的應(yīng)用蒸煮時(shí)將植物纖維原料和蒸煮用的藥液一同裝入蒸煮器中，然后通水蒸汽加熱升壓使 之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。蒸煮一般在規(guī)定的溫度下進(jìn)行，不同的蒸煮設(shè)備其蒸煮溫度和加熱方法 有所不同，如硫酸鹽蒸煮鍋及連續(xù)蒸煮設(shè)備，一般都把藥液抽出，以蒸汽間接加熱后，再 送回蒸煮鍋內(nèi)，并要求對(duì)蒸煮過程的余熱進(jìn)行回收，因此都配有藥液強(qiáng)制循環(huán)加熱器和廢 熱回收設(shè)備。藥液循環(huán)加熱器一般采用套管式和列管式換熱器，蒸煮鍋放汽與放鍋時(shí)的汽 氣混合物的冷凝與回收，多采用螺旋板式換熱器和板式換熱器。加熱的藥液量和溫度由工藝確定， 有關(guān)換熱器的熱負(fù)荷、 傳熱系數(shù)及水蒸汽的

9、消耗量， 可通過傳熱速率方程式和熱量衡算解決。對(duì)于列管式換熱器，藥液在管內(nèi)流動(dòng)速度一般控 制在2.53m/s,傳熱系數(shù)一般為11602910w/（m2 k）,加熱面積則視蒸煮鍋的容積而定。4.2 在干燥過程中的應(yīng)用干燥是通過烘缸與紙的接觸，通過烘缸壁使缸內(nèi)加熱蒸汽的冷凝熱傳給紙幅，從而使 紙中的水分汽化蒸發(fā)。所需要的傳熱量可依據(jù)總傳熱速率方程式解決。q = KA T式中：A傳熱面積，m2, 般取紙與烘缸的接觸面積 T加熱蒸汽與紙的溫度差，K，按對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算由于烘缸的傳熱可看成間壁兩側(cè)的流體傳熱，因此可用下式計(jì)算K值。式 中：ai烘缸內(nèi)加熱蒸汽對(duì)缸內(nèi)壁的傳熱膜系數(shù)，w/ (m2 k)S共缸壁的厚度，ma-烘缸外表面到紙幅的膜系數(shù)，w/ (m2 k)a1 取決于缸內(nèi)加熱蒸汽的冷凝方式，冷凝水的排除情況及是否含有不凝性氣體。若不 含不凝性氣體，ai的值約為700011600 w/