Сдвиговые течения бумажной массы переменной концентрации

Сдвиговые течения бумажной массы имеют место в различных аппаратах бумажной промышленности (между ротором и ситом гидроразбивателей, сортировок, в вихревых потоках центриклинеров, в конфузорных каналах напорных ящиков, на сенсорных элементах измерителей концентрации и др.). При этом в широком технологическом диапазоне концентрации массы 0,5... 5,0 % важна степень дисперсности массы (уровень флоккуляции), которая должна быть сравнима с отверстиями или щелями сит (0,1... 10,0 мм) или требуемым размером флоккул на сетке бумагоделательной машины. Реологии и дефлоккуляции бумажной массы посвящено большое количество работ, из которых сложно проследить закономерности изменения реологических параметров и степени дисперсности массы в зависимости от ее концентрации. Побочные течения в известных вискозиметрах, использующихся для определения реологических характеристик многокомпонентных неньютоновских сред, какой является бумажная масса, затрудняет выявление этих закономерностей. В данной работе в экспериментальном вискозиметре создавалось однородное сдвиговое течение бумажной массы переменной концентрации в зазоре между вращающимся с регулируемой скоростью и неподвижным, регистрирующим образующийся на нем момент, кольцами, что позволило определить экспериментальные зависимости напряжений от среднего градиента скорости в ламинарном, переходном и турбулентном режимах течения, построить графические зависимости вязкости массы переменной концентрации от градиента скорости и получить их аналитическое описание. На основании описания и двухслойной модели турбулентности получены безразмерное распределение скорости, а также толщина пограничного слоя в различных режимах сдвигового течения, являющегося важной характеристикой потока между ситом и ротором сортирующего оборудования. Приведены зависимости напряжений от концентрации при переменной скорости вращения стенки. Сравнение последних с характеристиками известных измерителей концентрации показало их хорошую качественную сходимость. Представлена схема распада флоккулы в сдвиговом течении. Приложение известных формул гидромеханики к этой схеме с учетом представленных экспериментальных характеристик позволило установить аналитические и графические зависимости повышения степени дисперсности массы (уменьшение размера флоккул) различной концентрации при увеличении градиента скорости, что согласуется с известными данными. Ключевые слова: напряжения сдвига, градиент скорости, вязкость, концентрация массы, размер флоккул, толщина пограничного слоя.

• Куров В.С.
• Оруджов Д.Р.
• Тихонов Ю.А.

• Естественные науки
• Социальные (общественные) науки
• Сельское хозяйство. Лесоводство
• Технические науки. Промышленность