纸的抄造.doc

第三章 纸的抄造第一节 概述造纸工业的发展是很迅猛的，目前世界上最具发展潜力的地区一个是中国，另外一个是巴西。中国的发展，大家比较熟悉的有：2001年，福建南平引进美卓的生产线，5机（新闻纸机），车速1700m/min，亚洲最高车速。2003年，岳阳纸业引进一条LWC生产线，8机拿一张普通的纸，大家可能说我对纸张很熟悉，因为大家每天都会接触到。但是实际上大家对纸张是很陌生的。纸张除了作为大家熟悉的消耗品，更重要的是纸张是一种基本材料，作为基本材料用于印刷材料的占30，用于包装材料的占4050，其他的可以用作卫生系列等等。如果说浆是纤维的聚合体，那么纸张就可以说是纤维的网络体。纸张首先是由纤维组成的，而纤维之间的氢键结合使纸张具有一定的强度，形成一种多孔性的材料，除了这两点大家比较熟悉的，还有一条对纸张来说是比较重要的就是纤维在纸页中是如何定位的，也就是说在考虑一张纸的时候，要从三个方面入手。纸页的厚度一般都很小，所以可以把纸页看作是一个具有二维结构的平面；另外一方面，纸页的厚度虽然很小，但是还是有厚度的，那么这时候就可以把纸页看作是有三维结构的材料，在x,y方向上，我们考察纸页的匀度，在z方向上我们考察纸页的两面性。一、 纸的抄造方式、方法和设备分类1.纸的抄造方式按抄造方式分可分为机制纸，机器抄造的。手工纸，宣纸作坊2.纸的抄造方法湿法抄造：纤维悬浮在水中形成悬浮液（浆料很稀），通过滤水形成纸页干法抄造：以空气为介质，主要用于合成纤维，水溶性不好的长纤维湿法抄纸耗水量大，能量消耗大，但是滤水后能自然形成氢键。干法造纸无法形成氢键，抄造时必须加胶粘剂。3.纸机的分类纸机是以成形部（网部）结构来分类的，分为长网造纸机、圆网造纸机和夹网造纸机三大类。二、造纸机的系列化造纸机的系列化主要是根据纸机的幅宽来分类。（不讲）三、造纸机的生产能力 0.06 v bqK1K2K3Q (t/d) 1000v ：纸机的抄造速度（m/min）b：抄宽（m） 卷纸轴上的宽度q：纸张的定量（g/m2） 理论产量0.06 v bq（kg/h）1.速度1）工作车速：纸机适宜运行的速度，是一个范围而不是一个点。例如：工作车速为60120m/min。2）抄速：卷纸机上卷纸的线速度，表示每分钟拉出的纸的长度。是代表一个点的速度。3）爬行车速：开车之前，30m/min左右；用于纸机的维护和检修（高速纸机）。纸机各部分由于受张力等原因运行速度是不一样的。2.宽度1） 净纸宽度抄宽（bm）两个切边（2e，e=20mm）卷纸机下来的纸卷的宽度（抄宽）两个切边净纸宽度与对方用纸的规格有一定关系。2） 抄宽3） 湿纸幅宽抄宽 纸页在干燥的过程中会发生横向收缩湿纸幅宽指的是从真空伏辊出来的纸页的宽度（除掉网部的两个切边）纸页在网部的两边逐渐变薄，如果不切边，在干燥的过程中，会引起干燥不均匀造成纸页翘曲。切边宽度（流浆箱喷口的宽度湿纸幅的宽度）2 横向收缩率（湿纸幅宽抄宽）湿纸幅宽 3. K1、K2、K3 K1 ：抄造率抄造量理论产量抄造量：每小时实际卷取的纸的重量，也就是从卷纸机生产出来的纸卷的总重量。损纸量理论产量抄造量（干损纸和湿损纸两部分，水分不同，所以计算损纸量时如果只是简单的将两者求和会使计算结果不准确）抄造率的大小反映纸机运转是否正常，抄造率高则正常，小则不正常。 K2 ：成品率成品量抄造量 成品量抄造量损纸量（从纸张的卷取到后续的完成整理，会产生完成部的损纸：复卷的切边）K3 ：造纸机的利用率，实际上就是纸机平均每天工作的小时数。一般纸机都在2223小时。所以 0.06 v bqK1K2K3 实际上就是每天纸机能生产多少成品。4.轨距轨距是纸机上一个重要的结构参数，是安装纸机机架低轨的中心距离。5.纸机的传动方位纸机按传动方位可以分为左手机和右手机。确定方法：站在造纸机干部末端，面向网部方向，纸机的传动设备在左边的称为左手机（或Z型），传动设备在右边的就称为右手机（或者Y型）。新建造纸厂或造纸车间进行设备选型的时候，如果车间只安装一台纸机，那么习惯上会把纸机的操作侧放在南面（或者是东面）；如果车间里要安置两台纸机，那么肯定是左右手机各一台，传动侧在两边，操作侧在中间，这样可以造纸车间的跨度，便于换网、换辊子等等。第二节 抄纸前纸料的处理造纸是从哪个部位开始的？制浆处泵送来的的浆料的第一个浆池开始。经过打浆调料后的纸浆是不能直接上网成形的，因为浓度不稳定，浆料中含有各种杂质，纸料中混有空气。影响成纸的质量，损坏设备，妨碍纸机操作。要抄出组织均匀，质量符合要求的纸张就必须在上网之前对纸料进行一系列处理。主要就是浆料的稀释和除杂。一、配浆定义：将两种或者两种以上浆料按一定比例混合起来的过程称为配浆。各种浆料所占的比例叫配比。目的：改善纸张的性质，满足纸机抄造性能的要求，节约优质的长纤维原料。二、贮浆纸浆储存的设备叫做贮浆池，贮浆池的作用：1） 使各台打浆设备或配料机送来的浆料配比、浓度、打浆度、胶料、色调等混合均匀。2） 防止纤维和填料发生沉淀，使供给纸机的浆料浓度稳定。3） 贮存一部分浆料，在配料机或造纸机偶然停机时不至于影响生产。三、纸料的调节和稀释在纸张的各项物理指标中，只有纸页的匀度这个指标越大越好，而纸页的匀度是与浆料的上网浓度有着密切关系的。浆料的上网浓度一般都是在1以下，而浆料的正常贮存浓度都在34。（工艺计算的时候我们一般取3.5来计算）。34的贮存浓度对输送和贮存都是比较经济的，但是浆料的上网浓度1，所以必须要进行浆料的稀释。稀释的基本流程图：纸料的稀释方式1.单层厂房布置的造纸车间1）设调浆箱调浆箱的作用一般是用来调节浆量的，控制纸张的定量。但是还可以通过调浆箱来稀释浆料，所以又把这种既调节浆量又稀释浆料的调浆箱称为混合箱。浆料的量控制纸张的定量白水量控制浆料的浓度。 解释图2）冲浆池通过调浆箱将浆量调节好后，送到冲浆池中进行稀释。来浆必须严格控制。解释图2.双层厂房布置的造纸车间利用网下白水池和混合浆泵结合的型式。画图解释缺点：网部白水从二楼落到网下白水池中，中间存在很大的落差，白水下落的时候会将空气带入白水中产生气泡，那么白水稀释后的浆料中也会带上气泡，对后续的抄纸不利。（瀑布原理）在这个基础上引出机外白水池。3.现代高速纸机，车速很高，必须引入机外白水池。在传动侧设一机外白水塔，纸机车速500m/min，岳阳一号机的改造。白水池的水位大致与网下白水盘持平，防止了因落差溅入空气产生气泡。机外白水池外设冲浆泵，冲浆泵内稀释。画图解释浆料稀释两个很重要的条件：1） 浆料的浓度要稳定，纸张定量的控制。2） 不能带入空气。在这一部分重点记住浆料为什么要进行稀释？主要是浓度的调节。四、纸料的筛选和净化1.纸料筛选净化的目的制浆过程已经经过筛选和净化，为什么抄纸的时候还要在进行筛选和净化？制浆部分浆料的筛选主要是筛掉一些未蒸解分。送往造纸车间的纸料仍然要进行精选，主要是因为纸料内含有矿物质、金属、浆团、纤维束、橡胶和塑料等。这些杂质的来源是：矿物质：多是沙子，从填料和原料备料不净带来的。金属粒：来自打浆设备刀片磨损以及工艺设备受腐蚀剥落下来的碎片。废纸浆料中常含有书钉、回形针、塑料、橡胶、油墨等。浆团：纤维是有一定柔韧性的，在浆料的输送过程中很容易形成纤维团。多是从打浆、配料、除渣以及输浆管道等设备的内壁上脱落下来的。纤维束：来自打浆设备和精磨过程中没有磨散的纤维束。杂质的存在会使造纸厂以及印刷厂的设备损坏。比如，纸料中的沙粒会加速铜网、毛毯及压榨辊、烘缸的损坏；含有砂粒的纸张，在压光后会出现沙眼，浆团和纤维束会给纸上造成斑点，在压榨部产生洞眼，造成纸张断裂等等。所以，纸料在进入造纸机前进行精选是非常重要的。2.纸料筛选净化的方法根据纸料中杂质的特性，一般可以采用以下两种方式除去纸料中的杂质。1） 除去纸料中比纤维重的矿物质以及金属物。工作原理是利用无机杂质和纤维的相对密度差。常用的设备锥形除渣器。（画图解释，废纸除轻杂质采用的是逆向除渣方法）2）除去浆料中的浆团、纤维束等。工作原理是利用浆团与纤维束和纤维在形状大小上的差异。常用设备筛浆机。现在工厂多用旋翼筛。（旋翼筛对纸浆的脉冲作用会对纸张的定量产生不良影响，所以在使用旋翼筛的时候一定要考虑如何消除或者减小脉冲。）五、纸料的除气浆料是一种多相的复杂体系，主要有固、液、气三相等等。固相：纤维、填料等，液相：水，气相：空气。在上网前的浆料中，均含有不同量的空气，会对纸机抄造和纸张质量产生不良影响。1.纸料中空气的存在状态游离状态的空气泡：存在与纤维和纤维之间，或者附在纤维表面上，或存在于纤维细胞腔中。这部分空气能够改变纤维的相对密度和纸料的可压缩性、脱水性，也是产生泡沫和浮浆（纤维细胞腔中的空气量超过0.25）的主要原因。结合状态的空气：溶解于水中和吸附在纤维上的空气，对纸料性质影响不大。2.纸料中的空气对抄纸的影响1） 游离状空气泡溢出液面时，如果纸料中含有表面活性物质比较多（比如施胶量过大），容易形成泡沫，泡沫严重时会影响生产，影响纸的质量。2） 附于纤维表面的空气，可使部分纤维相对密度降低，而漂浮絮聚，并与相对密度较大的纤维分离，从而使纸料分散不均匀，影响成纸的匀度。3） 纤维在网面上成形时，纤维表面的气泡往往会堵塞纤维网络中的毛细管，从而阻塞脱水通路，影响网上的滤水。实践证明，经除气处理的纸浆，网部脱水量可提高29左右。4） 吸附在纤维表面的空气，会使成纸的紧度有所降低，而且由于它对成纸匀度的不良影响，会造成平滑度下降。纸机的抄速在400mmin 以上时，就必须进行脱气。3.纸料除气的途径1） 尽量减少空气进入的机会。在造纸车间的设计和操作过程中，应注意真空系统、泵、管道、磨浆设备、筛浆设备的密封。对管道和设备中聚集的空气要及时排除，只要有高差的地方，必须避免直冲向下。浆管和白水管出口要插到纸料和白水液面以下，防止空气的混入和空气泡的生成。2） 使用机械或化学方法除去纸料中的空气机械法：利用离心除气器，利用真空和物理力结合起作用的原理，破坏和排除纸料中的空气，脱气效率可达到8085。化学除气，是利用物理化学的方法除去纸料中的空气。这个方法是将有机硅乳剂或聚醚醇型等消泡剂加入到产生泡沫的纸料或者白水中，降低泡沫的稳定性，破坏膜的平衡，使小气泡破裂，容易合并成大的气泡，较快的上升到纸料或白水表面除去。第三节 纸料的流送和上网一、纸料的流体特性及对流送和上网的影响浆料一个多相的复杂体系，随着纸料的种类、浓度、打浆度等条件的变化，纸料的流动特性也会随之变化。对抄纸来说，希望纤维以理想的状态（均匀分布，不会碰到一起）存在于浆料体系中。1、临界浓度：纤维与纤维之间无任何交织、缠绕、碰撞现象，此时，浆料的流动特性和水几乎没有区别，我们就把这种状态下浆料的浓度称为临界浓度。范围：约0.05（一吨浆含半公斤纤维）临界浓度是浆料的一个理想状态，对抄纸时纸张的匀度是有利的，但实际生产不可能在这个浓度下运行，耗水量大，经济性差。2、纸料的流动状态：纸料有三种基本的流动状态：塞流、过渡流（混流）、湍流。塞流：浆料的流速不大时，纤维相互交织成网络塞体，塞体与管壁之间形成一层很薄的水环，塞体内部纤维之间没有相对运动。混流：随着流速的增加，管壁剪应力的提高会破坏网络塞体的稳定性，使网络塞体表面的纤维逐渐分散，进入水环流，水环厚度随流速的增加而增大，一直到整个网络分散为止。湍流：提高浆料的流速达到一定值后，纤维网络就会全部分散进入完全湍流状态，这也是抄纸过程中希望产生的流动状态。浆料的流动状态受流动速度和浆料浓度的影响。增加流速，降低浆料浓度，有利于纸料的湍流。3、湍流湍动规模：质点的大小湍动强度：质点间的速度差质点和质点之间有很强的作用力，但质点内部是保持平衡的。4、湍流与纸张成形的关系湍流对浆料中的纤维有两种作用：分散作用（抄纸希望的）和絮聚作用，两种作用是共同存在的，而且保持平衡，浆料的湍流是提供这两种作用的唯一动力。抄纸过程中，要求浆料湍流的规模要小，强度要大，纤维向分散的方向发展有利于抄纸时纸页的成形。规模小到一个质点只含有一根纤维；强度大到足以拉开两根纤维。 规模：规模大，意味着一个质点中含有很多根纤维，因质点内部是不受作用力的，所以即使湍动的强度很高，也不可能完全分散纤维。所以规模要小，理想的状态就是规模小到一个质点只含有一根纤维，但是规模小，又对流浆箱的整流元件的结构提出更高的要求。 强度：强度低，质点之间的相互作用力小，质点中的纤维不可能被分散开来。强度太大，又会给纸料的消能带来困难。所以在浆料的流送系统中必须采取一定的措施，严格控制湍动所产生的这两种作用的平衡，使纤维向分散的方向发展，有利于纸页的成形。 二、流浆箱流浆箱是纸机的起始部分，也叫网前箱，或者头箱。流浆箱的基本作用就是把浆料均匀而稳定的流送和喷布到成型网上。流浆箱在很大程度上决定着纸张的质量和纸机的车速。是高速纸机影响纸张质量的关键性设备,被称为纸机的“心脏”。如果流浆箱设计或操作不当，会造成：纤维絮聚纸张匀度差；纤维分布不均纸张横幅定量差大，一般应在2%以内，先进的可达0.5%以内；挂浆-纸幅有孔洞或斑点。 1.流浆箱的作用和基本要求总的要求：浆流均匀稳定、纤维分散均匀。具体要求：沿纸机横幅均匀分布纸浆。使上网的浆流稳定，保证纸页的横幅定量一致。有效分散纤维，防止絮聚。能产生高强微湍流，有效地分散纤维，防止纤维沉降和再絮聚，提高纸页的匀度。喷浆稳定。按要求的流速、方向和流量把浆料喷布到成型网适当的位置。流浆箱内壁、流道要平滑，没有死角，防止挂浆，便于清洗。流浆箱箱体有足够的刚度，结构尽量简单，容易操作。 2.流浆箱的类型随着纸机抄造速度和抄宽的提高，流浆箱的结构和类型也在不断更新。按箱体结构形式分：开启式（敞开式）、封闭式（气垫式）、敛流式（满流式）、满流气垫结合式四种。按主要匀整装置的形式分：有翻浆板流浆箱、匀浆辊流浆箱、水力式流浆箱等。 1）敞开式流浆箱：敞开式流浆箱一般用于低速、抄宽窄的纸机上，车速一般在200 m/min以下。流浆箱的上口与大气相通，浆料上网的速度是靠流浆箱内浆料的液位所产生的静压头提供。纸机的抄速与流浆箱内的浆位高度有一定的比例关系：液位的高度与抄速的平方成正比。随着纸机车速的提高，流浆箱的高度和重量会大大的增加。当车速为250m/min的时候，浆位的高度大约为1m；当抄速在480mmin的时候，浆料的深度在3m左右。这就很难实现浆流的稳定，纤维的分散性也下降，另外浆料所产生的静压力对流浆箱箱体的影响也很大，很容易产生变形。为了解决这些问题，就出现了封闭式流浆箱。2）封闭式流浆箱：封闭式流浆箱的特点是流浆箱堰池上方是封闭的，箱内浆位的高度保持一定，通过控制液面上方空气垫的压力，来控制流送上网纸料的浆速。这类流浆箱适合用在中速或高速纸机上，180450m/min。在车速较快的长网纸机上，堰池内浆位比较低，空气垫的压力使浆流的速度比较快，就缩短了纸料在堰池中的停留时间，也就减少了纸料中纤维重新絮聚的机会，从而有利于提高纸张的匀度。3）敛流式流浆箱：敛流式流浆箱又叫做满流式流浆箱，也称集流式流浆箱、径流式流浆箱。整个流浆箱结构比较紧凑，而且上浆的时候整个流浆箱都充满了纸浆。这种流浆箱浆料的上网速度一般是由上浆泵提供的，所以浆流不稳定、纸张横幅的定量也不好控制，因为上浆泵的微小变化都会引起浆流和纸张定量的变化。因为没有溢流装置，纸料在上网前必须经过脱气处理。但是这种流浆箱多了两个能够产生高强微湍流的部件：管束和飘片。适合用在高速纸机，夹网纸机。4）敛流气垫结合式流浆箱：敛流气垫结合式流浆箱充分利用了敛流和气垫流浆箱的优点。比方说，敛流式流浆箱中产生高强微湍流的整流元件，并且通过气垫的调压装置可以排除泡沫和消除浆料的脉动。广泛用于高速长网纸机、夹网纸机，适应车速150-1200m/min。5）稀释水流浆箱：在满流式和满流气垫结合式流浆箱基础上，加设白水稀释调节装置而成的一种新式流浆箱。它是通过改变局部浆料浓度来控制纸张横幅定量，在流浆箱的横向上每隔60毫米就有一个白水稀释区，每个白水稀释区有独立的稀释水管，稀释白水量是通过电机执行机构和阀门来调节的。可根据横幅定量扫描仪反馈的横幅定量信息自动调节。 6）多层流浆箱：在满流式流浆箱的基础上发展起来的，相当于2-3个流浆箱的叠加，各单元有自己的供浆系统、布浆器和匀整元件，在堰板口汇合成一股上网浆流。目前多用于夹网纸板机（可以简化流送设备和成型设备）和高速薄页纸机（即可以提高纸页的强度，又可以将较柔软的短纤维放在纸页的面层增加纸页的柔软性）。7）高浓流浆箱：一般上网浓度为0.1-1.0%，正在研究上网浓度2.5-3.5%的流浆箱。主要用于生产浆板。目前实际生产中还没用应用，美卓用于实际生产纸板的上浆浓度为1.7%。3.流浆箱的基本组成和重要元部件流浆箱的种类虽然很多，但是基本组成还是相同的。都是由布浆器、堰池和堰板三个部分组成。1）布浆器布浆器是纸料的分布装置，它的作用就是将纸料沿纸机的全宽均匀的分布到堰池中。一般由进浆总管和分布元件组成。对布浆器的要求： 进浆总管是等压管，使沿着造纸机全宽的进浆压力相等，而且稳定。 布浆器的分布元件能确保浆料分布均匀，并要求各支管的浆流对总管来浆的不稳定性不敏感。 布浆器内壁要光滑，防止挂浆。 要有回流。确保总管中浆流的压力恒定，防止纤维素，尘埃，泡沫，空气等的聚集。布浆器的组成和形式： 单管布浆器：从流浆箱底部进浆，结构比较简单，但是纸料的分布不够均匀。只适用于低速、窄幅的圆网纸机。比方说787mm圆网纸机。 错流布浆器：其原理是两个锥形导管组合在一起，两者截面积的总和要一定，两个导管来的纸料混合时，压头出口的横流互相抵消，就能够在流浆箱全幅范围内得到大致均匀的纸料速度。但是实际操作的时候，很难保证两个进浆管中的浆量完全相同，而且小端回流的流向问题也很难控制，所以整流效果很差；设备的制作也非常复杂，所以基本上就没用过。 多管进浆布浆器：浆料由进浆总管进入，通过连接在总管和箱体之间沿纸机横幅方向的很多支管进入流浆箱，再通过节流扩散，布浆比较均匀。但是，在支管的加工时必须做到各支管的尺寸、形状完全相同，否则会影响到整个布浆效果。另外多管进浆，清洗不方便，而且容易产生挂浆。 多孔板布浆器：用一块有许多小孔的孔板，作为进浆总管和流浆箱之间的分界。浆料通过孔板能形成大量的细小射流，经过消能处理后，能形成分布均匀稳定的浆流，布浆效果较均匀稳定。而且孔板结构简单，清洗方便。一般孔板板厚50mm，孔的直径：14mm左右，孔间距：40mm。 阶梯扩散布浆器：阶梯扩散器是分段扩大，具有较好的布浆效果，并能够产生高强度微湍流，对于消除纤维絮聚，改进纸页的成形具有很显著的效果，可以节省流浆箱的整流元件。 管束布浆器：纸料由进浆总管通过沿纸机横向分布的若干管束进行布浆。有较好的布浆效果，并且能产生高强微湍动，消除纤维的絮聚，改善纸页的成形。但是管束的结构比较复杂，制作要求高。管束一般采用异形管（管束的两端大小、形状不相同），不需要消能而且能产生高强微湍动。出口端可以由圆形变成方形，变成六角形等等。进浆总管：进浆总管的形式也很多，其中锥形总管是使用最广泛的一种。根据锥形总管横断面的不同形状又可以分为圆形锥管、矩形锥管（常称为方锥总管）和弓形锥管。圆形锥管强度好，但是加工制造困难，尤其是与支管的连接比较难。在此基础上发展出了弓形锥管。但是目前使用最广泛的仍然是方锥总管。方锥总管的制造精度比较高，但是强度要差一些。方锥总管的设计要求：要保证管内浆流在湍流、等压状态下流动，要设回流，要便于来浆改变浆料的流向，支管的浆流对来浆的不稳定性不敏感，另外总管的内壁要光滑，不挂浆，要有一定的刚度，不容易变形。锥管内浆流流速:2.6-3.1m/s。浆料回流的作用：保证支管浆流压头的稳定和纸料均匀分布。防止在锥管末端形成死角，防止浆料的聚集。能排除气泡，起到自清洗的作用。通过调节回流量的大小可以控制总管中浆流的流动状态。分布元件：分布元件的作用就是使纸料沿着纸机的横向均匀的分布，种类很多，常用的有：管束、孔板、阶扩器和管束等。（前边基本讲过，不重复。）2）堰池堰池是流浆箱的主体部分，外部是一个箱体，重要的是箱体内的整流元件。堰池的作用有两个：提供产生与网速相适应的浆速的静压头。 通过整流元件对浆料进行整流并产生适当的湍动。堰池包括：整流元件：产生高强微湍，有效地分散纤维，稳定浆流，保证上网的纸料均匀分布。溢流装置：稳定浆位（堰池内浆流的深度要始终保持不变，避免浆流不稳定），排除泡沫。溢流量一般为5，溢流出来的浆料送到网下白水池。喷水管：消除泡沫，清洗流浆箱壁。封闭是流浆箱还有视孔和照明装置。纸机车速与堰池静压头的关系： （KcKtV）2 H (米) 2g2H堰池内纸料的深度V纸机的车速Kc网速对车速的滞后系数Kt浆速对网速的滞后系数G重力加速度 出唇系数（浆料湍流的系数）重点介绍各种整流元件。隔板隔板是最简单的一种整流元件，通过隔板来改变浆流的流向，改变隔板通道的大小来改变浆速，另外还在隔板的端头处产生湍动，防止纤维絮聚。但是隔板整流所产生的湍动规模大，也就是说产生不了高强微湍流，总的蒸馏效果比较差。只适合用在一些低速纸机，敞口流浆箱。匀浆辊匀浆辊是一般流浆箱中应用最广泛的一种整流元件，是一个辊面上有很多小孔的中空的薄壁辊筒。依靠对浆流先收缩后扩散的作用产生湍动。 匀浆辊的直径一般在133mm左右，小孔的直径在25mm，匀浆辊安装在不同的部位所起到的作用是不同的。湍流作用消能作用孔板 消能作用：方锥总管内浆流的流速为2.63.1m/s，通过孔板或者支管的布浆作用，出孔板的浆速将提高到原来的1.53倍，平均浆料流速在6 m/s，具有很高的动能和冲击性，而流浆箱内浆流的平均流速只有0.10.4 m/s，所以如果直接流进来的话，就会产生很大的扰动，所以在使用支管、孔板、管束等作为布浆元件的时候，一般都要设消能装置。匀浆辊也不能产生高强微湍流，但是在300m/min抄速的纸机上还是够用的。 阶扩器（阶梯扩散器） 阶扩器是一种同时具有分布、整流和消能等多种功能的整流元件，而且能够产生高强微湍流，强烈的分散纤维，防止絮聚，形成良好的纸页。阶扩器的入口端类似于孔板，首先将浆料均匀分布，然后在阶梯扩散器内分级扩大。 阶扩器一般都是分为三级，在第一级浆流沿主流的方向流动，当浆流到达第二级时，因为断面突然扩大，就会在阶扩器的拐角处产生一个低压区，浆流受到压力的作用会改变流向，产生回流，并在拐角处产生小涡流，小涡流的流速和主流的流速差别很大，就会产生比较强烈的剪切力作用，正是这种剪切力作用能使浆流产生高强微湍动。一般浆流的流速达到6m/s就可以产生造纸所需要的湍动强度，湍动的规模小于3mm（1mm最好，相当于一根纤维长度）。另外需要注意的一点是：高强微湍动只能在一定的时间内保持，所以如果流浆箱的箱体比较长，高强微湍流在没到达流浆箱的堰板处就会消失，这时候要在堰板前边增设匀浆辊。管束管束的整流效果也是比较好的，普通管束由许多小直径园管排列而成。浆流通过较小的直径、较大的摩擦面积和较长的摩擦时间，产生高强微湍动和较大的磨阻来匀整浆流，同时消除错流、横流、偏流和大涡流。但是直管的管束中间很容易被堵塞，所以现在一般采用异型管。板栅板和板之间23 mm.导流片（飘片）俗称“飘片”，由一组1-2毫米厚柔性膜片组成，浆流受到大面积摩擦作用，产生很强的剪力，达到分散纤维的目的。飘片多于孔板、阶扩器结合使用，另外对于高速纸机，车速越高效果越好，而且膜片有自洁作用。 3）堰板 堰板是流浆箱的上网装置，堰板的作用是使浆料以一定的速度和一定的角度均匀的喷射到成形网上，在网上形成均匀的湿纸页。 浆料的上网速度是由堰池和堰板共同决定的，其中堰池是主要因素。 浆料流速与堰池静压头的关系：（不讲了） 对堰板的要求a. 堰板的唇口开度可以进行全幅调节，以控制浆速和上浆量适应纸机车速和纸张定量变化的需要。b. 堰板的唇口开度可以进行局部微调，以补偿浆流沿纸机横向分布的局部不均匀，保证纸张横幅定量一致。c. 可以控制浆料的稳定性和流动状态，有利于分散纤维。d. 可以控制浆料的喷射角度和着网点，保证纸页有良好的成形和脱水。 堰板的型式和特点流浆箱堰板的形式也有很多种，目前广泛使用的是各种带喷嘴的堰板，这类堰板在结构上可以分为喷浆式（鸭嘴式）、垂直式和结合式（鹰嘴式）等三种。喷浆式堰板：喷浆式堰板又称为敛唇式堰板，是目前最常见的一种上浆装置。喷浆口由上、下唇板组成，上唇板是倾斜的，形成一个逐渐收缩的喷浆道，浆流会在此产生一定的加速。抄纸过程中纸页横幅定量的情况可以通过对上唇板进行全幅或局部调节来调整；纸料上网的喷射角度和着网点可以通过调节上、下唇板的相对位置，以及下唇板与胸辊的距离来控制。喷浆式堰板因为喷浆道是逐渐收缩的，产生的剪切力以及对纤维的分散作用都比较小，纸页成形的匀度不好。垂直式堰板：垂直式堰板的上唇板是和堰池的前壁结合成一体的。和喷浆式堰板一样，也可以做全幅调节或局部调节来控制堰板的唇口开度，来适应纸机生产的需要。另外还可以通过调节机构控制上唇板向前或向后作15度角的倾斜，以控制浆料的着网点。这种堰板的结构简单，调节方便，而且对浆料的剪切力大，纸料上网比较均匀，纸页横幅的定量差小。缺点就是容易挂浆。结合式堰板：结合式堰板又称为直立唇缘式堰板，是喷浆式堰板和垂直式堰板的结合，就是在喷浆式堰板的上唇板上加上了一个垂直上堰板，垂直上堰板突出57mm，使纸料在上网前又受到一次强烈的收缩，使纤维有良好的分散。垂直上堰板可以作全幅的上、下调节以及局部微调，而且和垂直式堰板一样可以作前后的倾斜调节来控制浆料的着网点。如果垂直上堰板向前倾斜，浆料的着网点就靠近胸辊的中心线，一着网就会大量脱水；如果垂直上堰板向后倾斜，浆料的着网点就离胸辊的中心线远一些。所以，要根据生产中纸页的成形和脱水情况来调节垂直上堰板的倾斜情况。另外，在出口处浆料的流速很快，结合式堰板的垂直上堰板的突出不会造成挂浆现象。利用唇板局部调节纸张横幅定量时必须要注意：纸张出现横幅定量不均匀时，可以利用唇板局部调节装置，调节相应部位开口的大小来达到纸张横幅定量均匀的目的。但是在操作的时候，只允许作微量调节。根据生产实际情况，相邻部位唇板开口的差别不应大于0.2mm。而且在作局部微调之前，应该把所有的螺杆都放松，然后再作局部微调；或者至少采用“三点调节法”，即一处需要调节较大时，同时调节其相邻的两处，以避免使相邻部位的开口差别过大，造成唇板永久变形。喷浆速度唇口开度a喷浆宽度BVtHQ=VTBaQ浆料的流量，单位：米3/h上网浆料的流量是与张的定量、上网浓度、抄宽等因素相关的，一般是通过浆水平衡计算求出的。 也就说，一旦这些因素决定了，那么上网浆料的流量也就不能改变了。堰池内浆料的液位差是提供浆料流速的动力。要改变浆料的上网速度只能通过改变堰板的唇口开度来实现。对于封闭式流浆箱，除了调节唇口开度还可以调节气垫的压力。第四节 纸页的成形与脱水一、造纸机网部的任务和要求造纸机的网部也叫做成形部，所以网部和成形部可以作为一个概念来看待。网部的任务可以简化成8个字，就是：脱除水分，形成纸页。如果再简单成两个字的话，那就是：成形。所以网部的第一任务就是成形，第二任务才是脱水，但实际上这两者是紧密相关，同时进行的，而且脱水的过程、脱水的方式对纸页的成形有很大的影响。那么网部的任务就是以成形为重，在能保证纸页成形的情况下要尽量多、快的脱水。一旦二者出现了矛盾，则首先应该保证纸页的成形。成形：要保证纸页良好的成形，纸页的匀度好。前边讲过纸页的厚度很小，0.1mm，但是纸页仍然是具有三维结构的物体。成形良好的纸页的理想状态就是在三维方向上的任意取一点，其组成都是一样的。但实际上这种情况是不可能存在的。大家都知道脱水过程会带走浆料中的一部分东西。那么在实际生产中，脱水时沿纸页的Z向各种物料的流失是不均匀的，越靠近网部流失的越多，这样就造成在厚度方向上各组分的差异，从而形成纸页的两面差。所以在纸页成形的时候，要想方设法使纸张的两面一样，也就是使纸页沿Z向的差别小，减小两面的差异。沿X、Y方向上，如果纤维分布不均匀，会产生纤维缠绕、聚集的现象，但是纸页各点的组分基本上是一样的。纸页是三维材料，但是纤维是一维材料（颗粒状物质是0维），所以在考虑纸页成形的时候就要考虑纤维长度是在哪个方位定向的。在脱水的过程中，纤维一般是平躺着的，但也不排除纤维在Z向上有一分量。由于浆流的流速是沿纸机方向的，所以纤维也总是沿着纸机方向定位，也就是纵向定位。脱水：一般情况下，浆料的上网浓度为：0.11.2，平均0.5湿纸页出伏辊的干度：1525，平均20出压榨的干度：3542成纸的干度：9295 网部的脱水量是非常大的。出伏辊的纸页干度不能太低，否则的话湿纸页的强度就不足以支持湿纸页的运行。二、长网部长网部的主要组成就是从胸辊到伏辊之间一张平直、无端的网子所形成的网案，以及网内装的脱水元件，包括胸辊、成形板、案辊或案板、真空吸水箱、伏辊。除了这些就是网案下面造纸网的回程部，首先是一个驱网辊，接着就是导网辊、张紧辊以及校正辊（校正网子跑偏）。在网部这么多辊子当中，只有伏辊和驱网辊是主动辊，其他的都是从动辊。1.湿纸页在成形器上成形和脱水的过程纸料从流浆箱堰板的喷口处喷出，以一定的速度和角度喷到成形网上，通过网子下面脱水元件产生的负压所形成的过滤作用，使浆料沉积在网面上，形成纸页。这个成形和脱水的过程大体上可以分为三个阶段：上网段：从流浆箱堰板喷出的纸料与网面的接触点起，到成形板或者第一根案辊止。这一段主要要求上网的纸料纤维均匀分散，浆流平稳。成形脱水段：从第一段结束到真空箱前。纸页在这一段成形并脱去大部分的水分，能脱去纸料中水的6585。这一段又可以再分为两个区：成形区和脱水区。成形区的脱水要缓和，保证纸页成形良好，纸页成形时的浓度一般在3左右；等到纸页基本成形后，在不影响纸页成形质量的前提下，适当加速脱水。高压差脱水区：网部的后部，主要由真空吸水箱和伏辊组成。在这一阶段，纸页已经成形，可以采用高压差进一步加速脱水。一般经过真空箱后，纸页的干度可以达到1015，然后再经过伏辊的机械挤压或者真空伏辊的真空抽吸，纸页的干度可以达到20左右。在这一区段，真空吸水箱脱水又可以再分为两个阶段，分界线在大约相应于纸页的干度在7左右，这个分界线也就是我们平时所说的水线。水线之前，纤维还悬浮在水中，液面如镜；水线之后，纤维露出液面，镜面消失。理想的水线应该是平直的。所以，可以根据水线的形状及出现的位置来判断浆料的稳定性和网部的脱水情况。2.上网段上网段的有关元件包括：流浆箱的堰板，胸辊，和成形板。对上网段的要求，简单的说就是要保证浆料平稳的上网。具体说就是：要保证纸料在网部一个合适的位置上以适当的速度上网。合适的位置就指的是浆料的着网点，适当的速度就指浆料的速度。所以上网段主要就是解决着网点和浆速的问题。1）着网点首先来看一下什么是着网点？着网点实际上并不是一个点，而是一条线，沿纸机横幅的一条线。那么我们在考虑着网点的时候要从两方面着手，也就是说着网点包含两方面的含义。首先就是网子上的哪个点，浆料落在网子的哪个部位上；另外就是浆流的哪个点，浆流的哪个点落在网子上。网子上的哪个点大家很好理解，浆流的哪个点就有点弄不明白了。浆流的哪个点主要是和浆料从堰板喷口喷出后浆流的形状相关的。浆料从堰板喷出后，浆流的形状不是一成不变的，而是呈现一种先收缩后扩张的这么一种状态。收缩，是因为从堰板刚喷出的时候受到一定的加速作用，随着加速作用消失，受到空气的压力阻力作用，浆流会产生一定的扩张。如果扩张的程度很厉害，就很容易混入空气，影响纸料的着网和纸页的成形。所以，对浆流来说，最好的着网点就是浆流收缩到即将扩张的时候的这个时候。2）着网点的控制：网子的着网点：纸料在网案上着网点的位置有四种情况： 在胸辊中心线之前。如果在这个位置上，由于胸辊转动所产生的离心力的作用，会产生溅浆现象，使上网纸料的自由表面不稳定。 在胸辊中心线和成形板之前。这个位置刚好是胸辊产生真空抽吸的区域，纸料一上网，就会受到强烈的脱水作用，会出现竖排的纤维，影响纸页的强度，使纸页的两面差增大；另外由于受纸料重力的影响，在胸辊和成形板之间会出现塌网的现象，严重时还会出现跳浆的现象。 在成形板的前沿。在这个位置受胸辊抽吸力的影响比较小，浆料不会产生剧烈脱水，另外，由于受到成形板的支撑作用，铜网不会产生塌网的现象。 在成形板上。一方面因为浆料喷射的距离比较长，很容易造成纸料流动的不均匀；另一方面会由于喷浆的冲击力的作用产生一些纵向的浆流（“浆道子”），形成纸病。对于网部来说，最好的着网点就是在成形板的前沿。浆流的着网点：对于一台纸机来说，纸机的网部和成形板基本上都是不可调的，所以主要还是要靠调节浆流来控制浆料的着网点。对于浆流来说，主要考察两个方面，一个是浆流的喷射角，一个是浆速。喷射角：喷射角的定义：浆料从喷浆口喷出后，由于受到自身重力的影响，浆流呈抛物线的形状，喷射角指的就是浆流的喷射轨迹和堰板的上唇板之间的夹角。从图上可以看出来，喷射角越小，浆料的着网点就越远离胸辊；相反，喷射角越大，浆料的着网点就越靠近胸辊。喷射角的大小是由X、Y的大小决定的，的大小也决定着浆料上网后是压力成形还是速度成形，当X/Y大于1.0时，喷射角很小，浆料上网后是速度成形，着网点可以刚好落在成形板的前沿，有利于提高留着率和改善纸页的成形。当X/Y在0.5左右时，浆料的喷射角很大，上网后是压力成形，会因为在胸辊处喷浆，脱水量大，细小纤维与填料的保留率低，纸页的匀度也很差。根据实际生产的经验表明：X/Y的比值一般在1.01.5比较合适。3）浆速与网速之关系：对于生产一般的文化用纸，网速要比抄速慢一些，滞后系数一般为0.950.96，那么一旦网速确定了，浆速应该控制在多少为好呢？这时候就产生了一个浆网速比，也就是浆速对网速的滞后性。浆速与网速的关系：VMVC VM浆速 VC网速1，即浆速和网速相同，也就是说浆速和网速之间没有相对运动，网子对浆料的湍动作用强度很小，本来分散的纤维在造纸网上重新絮聚，成纸的匀度较差。但1，比较适合在夹网纸机上用。1，浆速大于网速，纸页可以看作是“被推着”，浆料会在网面上出现翻滚的现象，整个纸幅上会造成向前涌的波纹。在网上横向排列的纤维数量增多，甚至一些纤维会在网上竖起来。只有生产一些高粘状浆的薄页纸（卷烟纸、电容器纸）才会用。1，网速大于浆速，纸页可以看作“被拉着”，纸料上网后受到网的加速作用，使上下液层之间产生剪切力，减少了纤维的再絮聚现象，纸页的匀度比较好。所以，大多纸张的生产都控制1。由于受到这种拉伸的作用，造成大量纤维呈纵向排列，降低了纸页横向的强度。而且越小于1，纤维成纵向排列的越多，所以对纸张横向强度有一定要求的纸页，值应该接近于1，以增加纤维横向排列的数量。3.成形脱水段的挠动和纸页的脱水成形成形脱水段的组成除了造纸网之外，最主要的就是脱水元件。而纸页的成形脱水离不开两个因素：一个是脱水的动力（浆料自身的重力，脱水元件的抽吸力，以及真空抽吸力），另一个因素就是对纸页成形有利的扰动。所以，在这一阶段，重点就是脱水元件如何产生扰动，对纸页的成形脱水又有什么样的影响。1）案辊案辊的结构和作用：案辊是一个空心的管辊（空心是因为案辊是从动辊，靠网子的拖动而转动，所以案辊的重量必须要轻，为了减轻重量，所以制作成空心的），外层包胶（减少网子的磨损）。案辊的作用是促使纸料脱水并产生扰动，使纤维分散，改善纸页的成形，并支撑网子使网案平整。案辊直径的大小和纸幅宽度大小有关，抄宽大的案辊也大。案辊的脱水过程和脱水原理： 浆流前进到案辊处的时候，网子底下会带一部分白水，另外有一薄层水因为表面张力的原因吸附在案辊表面。随着案辊的旋转，这两部分水会一起被带进案辊的前夹区，由于受到网子和湿纸页的阻力以及本身重力的影响，一部分水会沿着辊面落入到白水盘中；而另一部分水因受到案辊的压力会冲破阻力进到网上的浆料中（白水逆流），对网子和湿纸页产生一个向上的压力脉冲，这部分水具有冲刷和松散纸页结构的作用，但是对细小纤维和填料的留着率有负面影响。当网子越过案辊的顶点时，便进入到网子和辊面形成的后夹区，随着网子和案辊的转动，附着在网面和辊面之间的水被拉向夹区的出口，从而产生一定的真空抽吸作用，对网子和湿纸页产生一个向下的压力脉冲，这时候网面上浆料中的水分就会滤下来充满整个夹区，形成一个楔形液柱。随着抽吸作用的不断进行，液柱的断面越来越大，当大到水的表面张力无法再维持的时候，液柱就会瓦解掉。这时候白水会被分成三部分：一部分吸附在网下进入下一个案辊，一部分吸附在案辊的表面，进入案辊的前夹区，大部分被甩到往下白水盘中。案辊脱水的原理就是因为浆料在案辊处会受到一正一负两个压力脉冲的作用，对纸页产生一定的挠动。案辊转动所形成的压力脉冲的大小、抽吸力的大小都和纸机的车速有关，与车速的平方成正比，车速越高，抽吸力越大。另外案辊的脱水量还和案辊的直径大小有关，案辊的直径越大，产生抽吸力作用的区段越长，脱水能力也就越高。案辊的挠动对纸页成形和脱水的关系：案辊脱水主要就是因为浆料在案辊处会受到一正一负两个压力脉冲的作用。正压脉冲使纸页产生一定的挠动，形成湍流，对成形有利，但是正压脉冲太大的话，白水逆流很厉害，对湿纸页产生强烈的冲洗，纤维分布不均匀，纸页匀度很差；负压脉冲产生真空抽吸，对纸页的脱水是有利的，但是如果抽吸力太大的话，细小纤维和填料的流失量会增加，加大纸页的两面性，还会将纤维之间的紧密程度增大，增加纸页过滤的阻力。另外，在真空抽吸力的作用下网子会下