纸浆浓度检测.ppt

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1、纸浆浓度检测纸浆浓度对造纸过程来说，是一个重要参数，它不仅影响各个生产过程中浆料的质量，而且直接影响到纸张成品质量的物理标准。因此控制好各个环节的纸浆浓度，对保证浆料和纸张的质量以及减小原材料的消耗都极其重要。由于纸浆流体的特殊性，一般把纸浆分为中浓（一般大于2％）和低浓（低于2％）。中浓纸浆测量仪表一般是利用纸浆流动时对感测元件所表现出来的压力损失与浓度有一定的关系来测量的低浓纸浆浓度测量仪多是利用纸浆对光的吸收、散射和透射能力与纸浆浓度有关的特性来工作的。一、中浓纸浆浓度的测量为了深刻了解纸浆浓度测量的原理和在使用时应注意的问题，以便在不同工艺条件下正确选择纸浆浓度测量仪表，保证测量精度。

2、下面首先简介纸浆的流动特性与浓度的关系，然后给出几种常用中浓纸浆浓度测量仪表。由于纸浆是液态水、固态纤维和气态空气组成的三相非均匀悬浮液。其流动特性受到诸如浓度、纤维种类、打浆度、填料量、流速、温度等多种因素影响，比较复杂。从大量的实验结果分析，纸浆的流动特性可定性描述如下：由于纸浆特有的网状物性质，当纸浆运动流经固体物质（如管壁、转子、搅拌器等）表面时，固体表面对纸浆运动会产生明显的阻力使纸浆产生压力损失。例如，下图所示的是四种不同浓度的未漂硫酸盐浆，在100m管道中流动实验所得的压力损失曲线。大量实验证明，尽管不同浆料的压力损失不同，但曲线的形状有近似性。从图中曲线可见，在一定的流速范围内

3、，存在压力损失的最大值D，最小值F，与水在同一流动条件下的压力损失相比，又有交点H和压力衰减点I。为了研究方便，根据纸浆流速可分成四个区域：（1）局部环栓流区（a区）当纸浆流速比较低，即在临界速度（约0.3～0.6m/s）以下，见图中D线左侧段，纸浆沿管道运动时的压力损失，主要是由纸浆与管壁接触时纸浆纤维对管壁产生的摩擦力和纸浆纤维层之间的摩擦力决定，并且纸浆纤维对管壁的摩擦力比纤维各层之间的摩擦力大。在其它条件不变的情况下，纸浆浓度越大，压力损失也越大。例如，对于化学浆，压力损失与浓度的关系可由下面经验公式表示：或式中P压力损失（mmH2O/100m）；C纸浆浓度（％）；V纸浆流速（

4、m/s）；D管道直径（mm）；K常数；F取决于纸浆种类、pH值、温度的常数。显然，如果纸浆种类、pH值、温度、流速和管道直径一定，可通过测量纸浆在管道中的压力损失P来测量浓度C。（2）层流水环栓流区（b区）当纸浆速度提高时，各纤维之间的摩擦（连结）力增加，当高于临界速度时，见图中DF段，这时，各纤维之间的摩擦力就比纤维对管壁的摩擦力大，并且当纸浆沿管壁滑动时，其各层纤维没有相对移动而开始成为“活塞”。同时在内摩擦力的作用下，在管壁－液体分界面处发生了纤维的分离，并沿流束中心线的方向发生放射型的压缩而形成层流状态的水环，该水环减小了管壁－液体之间的摩擦力，因而使得总压力损失减小，当然，压

5、力减小的程度与纤维的结构强度密切相关。（3）湍流和减阻区（c、d区）在通常纸浆流速（约2m/s以下）时，水环运动具有分层特征，但当纸浆流速继续提高时，其运动就成为湍流，压力损失增大，见图中FH段。尤其到了HI段，纸浆变为混流或完全湍流状态，其压力损失更为增大。由上述纸浆的流动特性可以看出，当纸浆与固体（管道或测量元件）之间的相对流速小于临界速度时，它们之间产生的摩擦力（压力损失）主要由纸浆浓度决定，同时与纸浆流速、浆种、pH值和温度等因素有关。但当它们之间的相对速度大于临界速度时，由于水环和湍流的产生，摩擦力与浓度之间的关系较为复杂，具有不确定性。因此在利用纸浆在流动过程中产生摩擦力来测量纸浆

6、浓度时，要把纸浆与测量元件之间的相对流速限制在临界速度之下，并要稳定或补偿纸浆流速、温度、浆种等因素的影响，只有这样，才能保证纸浆浓度和摩擦力之间的单值对应关系。这是在设计和使用这种变送器中必须注意的问题。2．刀式纸浆浓度变送器在纸浆管道上设置一个固定物体（如圆铁棒）作为感测元件，如图（a）所示，当纸浆流动时，速度为V0的纸浆在碰到固定物体时，前缘部分的纸浆速度将降为零，而管道内其余的纸浆则继续以V0速度流动。由于纸浆特殊的纤维结构，这些继续以V0速度流动着的纸浆将带动前缘速度为零的纤维沿物体表面流动，并且使得这部分纤维流速由零逐渐增大。图2弯刀表面纤维层和水层的形成V0-管道中纸浆流速VC-

7、临界速度（0.3-0.6m/s）这种流线型是伴随着纤维对物体表面及其纤维层之间的摩擦而发生的。当纤维离开固定物体时，它们混入到总的纸浆流中，且速度恢复为V0。因此纸浆纤维对检测元件表面产生摩擦力，该摩擦力的大小取决于纸浆浓度，纸浆浓度越高，摩擦力越大。因此，可通过测量该摩擦力的大小来间接测量浓度。采用上述原理组成变送器时，还要解决好两个问题：一是上述感测元件除了受到纸浆纤维的摩擦力以外，还有纸浆对