Мощность привода насоса загрузочной циркуляции варочного котла, расходуемая на деформацию суспензии в питателе

УДК

671.1.052.2

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2016.6.166

Аннотация

Исследовано влияние факторов режима загрузки на деформацию суспензии «щепа–щелок» в питателе загрузочной циркуляции варочного котла. Показано, что на деформацию суспензии при загрузке расходуется мощность, потребляемая насосом высокого давления. В ходе эксперимента решались следующие задачи: установить по экспериментальным данным зависимость деформации суспензии «щепа–щелок», выполняемой насосом высокого давления в каналах ротора питателя загрузочной циркуляции варочного котла; получить уравнения и численные значения масштабов подобия параметров для деформации суспензии в каналах ротора питателя и экспериментальной модели; определить мощность, расходуемую насосом высокого давления при деформации суспензии «щепа–щелок» в канале ротора питателя загрузочной циркуляции. Использованы следующие методы: полного факторного эксперимента; подобия и анализа размерностей. На основе методов подобия и анализа размерностей составлены уравнения для расчета и определены численные значения следующих масштабов подобия типового питателя и модели: геометрического, коэффициента Пуассона, сил деформации и трения, гидравлических радиусов, работы сил деформации, скорости, деформации и времени нагружения. Зависимость деформации суспензии при подаче из зоны низкого в зону высокого давления загрузочной циркуляции исследована на модели. Установлено, что относительная деформация возрастает пропорционально времени нагружения и давлению и обратно пропорционально жидкостному модулю. Максимальная мощность, расходуемая насосом на деформацию сырья в канале ротора питателя, определена по расчетным параметрам процесса деформации. Показано, что при расчетах привода насоса высокого давления необходимо учитывать расход мощности не только на транспортирование щепы в трубопроводе, но и на деформацию суспензии в питателе загрузочной циркуляции варочного котла.

Сведения об авторах

В.П. Сиваков, д-р техн. наук, проф. 

А.П. Панычев, канд. техн. наук, доц. 

И.А. Партин, ст. преп.

И.К. Кашапов, асп.

Уральский государственный лесотехнический университет, Сибирский тракт, д. 37,

г. Екатеринбург, Свердловская область, Россия, 620100; e-mail: metod@usfeu.ru

Ключевые слова

мощность, ротор, питатель высокого давления, суспензия

Для цитирования

Сиваков В.П., Панычев А.П., Партин И.А., Кашапов И.К. Мощность привода насоса загрузочной циркуляции варочного котла, расходуемая на деформацию суспензии в питателе // Лесн. журн. 2016. № 6. С. 166–174. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.6.166

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кабаяси А. Экспериментальная механика: пер. с англ. Т. 2. М.: Мир, 1990. 552 с.

2. Кашапов И.К., Партин И.А., Сиваков В.П. К вопросу о расчете мощности привода насоса высокого давления загрузочной циркуляции варочного котла // Пер- спективы развития техники и технологий в целлюлозно-бумажной промышленности: материалы II Всерос. отраслевой науч.-практ. конф. Пермь: ЦНИТИ, 2014. 297 с.

3. Малков С.Ю. Модернизация котлов непрерывной варки по технологии Lo–

SolidsТМ // Целлюлоза, бумага и картон. 2004. № 7. С. 42 – 49.

4. Партин И.А., Сиваков В.П. Динамические процессы в питателе высокого давления при выгрузке // Лесн. журн. 2011. № 1. С. 117–125. (Изв. высш учеб. заведе- ний).

5. Сиваков В.П., Партин И.А. Критерии подобия модели деформации суспен- зии в питателе высокого давления // Лесн. журн. 2013. № 4. С. 106–111. (Изв. высш. учеб. заведений).

6. Тордуа Г.А. Машины и аппараты целлюлозного производства // Машины и аппараты целлюлозного производства: учеб. пособие для вузов. М.: Лесн. пром-сть,

1986. С. 440.

7. Gullichsen J., Sundqvist H. On the Importance of Impregnation and Chip Dimen- sions on the Homogeneity of Kraft Pulping. Proc. 1995 Pulping Conf. Chicago, 1995, pp. 227–234.

8. Malkov S., Tikka P., Kuzmin V., Baltakhinov V. Efficiency of Chip Presteaming –

Result of Heating and Air Escape Processes. Nordic Pulp and Paper Research Journal,

2002, vol. 17, no. 4, pp. 420–426.

9. Malkov S., Leavitt A., Stromberg B. Improved Understanding of Chip Steaming and Impregnation. Proc. Engineering, Pulping and PCE&I Conference. US, Atlanta, 2004.

10. Marcoccia B., Johanson J.R., Williams G., Bruce P. Proc. Pacific Paper’95. Canada, Vancouver B.C., 1995, pp. 8–14.

Поступила 17.04.16

Ссылка на английскую версию:

Driving Power of the Digester Load Circulation Pump for the Slurry Deformation in a Feeder

UDC 671.1.052.2

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.6.166

Driving Power of the Digester Load Circulation Pump for the Slurry Deformation in a Feeder

V.P. Sivakov, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.P. Panychev, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

I.A. Partin, Senior Lecturer

I.K. Kashapov, Postgraduate Student

Ural State Forest Engineering University, Sibirskiy trakt, 37, Yekaterinburg, Sverdlovsk region, 620100, Russian Federation; e-mail: metod@usfeu.ru

For citation: Sivakov V.P., Panychev A.P., Partin I.A., Kashapov I.K. Driving Power of the Digester Load Circulation Pump for the Slurry Deformation in a Feeder. Lesnoy zhurnal,

2016, no. 6, pp. 166–174. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.6.166

This paper investigates the influence of loading mode factors on the “chips–liquor” slurry deformation in the load circulation feeder of a digester. A power consumed by the high pressure pump is also consumed for the slurry deformation at loading. The experiment ob- jectives are: to establish a “chips–liquor” slurry deformation dependence, performed by the high-pressure pump in the feeder rotor channels of the digester load circulation; to obtain the equations and numerical values of the scales of similarity parameters for the slurry de- formation in the feeder rotor channels and an experimental model; to determine the power consumed by a high-pressure pump at the “chips–liquor” slurry deformation in the rotor channel of the load circulation feeder. We use the methods of the full factorial experiment and of similarity and dimensional analysis. On the basis of the methods of similarity and dimensional analysis we compile the design equations and determine numerical values of the following similarity scales of a standard feeder and a model: geometric, Poisson's ratio, strain energy and friction force, hydraulic radius, work of strain energy, velocity, loading time and deformation. The dependence of the slurry deformation during supply from the low-pressure zone to the high-pressure zone of load circulation is examined on a model. The relative deformation increases in proportion to the load time and pressure and is inversely proportional to a liquid module. The maximum power, consumed by the pump to deform raw material in the feeder rotor channel, is determined by the design parameters of the de- formation process. We should take into account the power consumption not only for the transportation of chips in the pipeline, but also for the slurry deformation in the load circula- tion feeder of a digester to calculate a high-pressure pump drive.

Keywords: power, rotor, high-pressure feeder, slurry.

REFERENCES

1. Kobayashi A.S. Handbook on Experimental Mechanics. US, New York, 1987.

1002 p.

2. Kashapov I.K., Partin I.A., Sivakov V.P. K voprosu o raschete moshchnosti privo- da nasosa vysokogo davleniya zagruzochnoy tsirkulyatsii varochnogo kotla [On the Driving Power Calculating of the High Pressure Pump of the Digester Load Circulation]. Perspek- tivy razvitiya tekhniki i tekhnologiy v tsellyulozno-bumazhnoy promyshlennosti: materialy II Vseros. otraslevoy nauch.-prakt. konf. [Prospects of Development of Techniques and Tech- nologies in the Pulp and Paper Industry: Proc. 2nd All-Russ. Sci. Prac. Ind. Conf.]. Perm, 2014. 297 p.

3. Malkov S.Yu. Modernizatsiya kotlov nepreryvnoy varki po tekhnologii Lo– SolidsTM [Modernization of Continuous Cookers by the Lo-SolidsTM Technology]. Tsel- lyuloza, bumaga i karton [Pulp. Paper. Board], 2004, no. 7, pp. 42–49.

4. Partin I.A., Sivakov V.P. Dinamicheskie protsessy v pitatele vysokogo davleniya pri vygruzke [Dynamic Processes in the High Pressure Feeder when Unloading]. Lesnoy zhurnal, 2011, no. 1, pp. 117–125.

5. Sivakov V.P., Partin I.A. Kriterii podobiya modeli deformatsii suspenzii v pitatele vysokogo davleniya [Criteria of Similarity of a Deformation Model of Suspension in a High Pressure Feeder]. Lesnoy zhurnal, 2013, no. 4, pp. 106–111.

6. Tordua G.A. Mashiny i apparaty tsellyuloznogo proizvodstva [Machines and De- vices of the Pulp Production]. Moscow, 1986. 440 p.

7. Gullichsen J., Sundqvist H. On the Importance of Impregnation and Chip Dimen- sions on the Homogeneity of Kraft Pulping. Proc. 1995 Pulping Conf. Chicago, 1995, pp. 227–234.

8. Malkov S., Tikka P., Kuzmin V., Baltakhinov V. Efficiency of Chip Presteaming – Result of Heating and Air Escape Processes. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2002, vol. 17, no. 4, pp. 420–426.

9. Malkov S., Leavitt A., Stromberg B. Improved Understanding of Chip Steaming and Impregnation. Proc. Engineering, Pulping and PCE&I Conference. US, Atlanta, 2004.

10. Marcoccia B., Johanson J.R., Williams G., Bruce P. Proc. Pacific Paper’95. Canada, Vancouver B.C., 1995, pp. 8–14.

Received on April 17, 2016