纸浆纤维悬浮液屈服应力及其在造纸工业中的应用研究进展

纸浆纤维悬浮液是以纤维为固相的非均相混合物,属多相流体。屈服应力作为纸浆纤维悬浮液最重要的流变参数之一,在制浆造纸高效、节能、低耗的生产操作技术及装备的优化设计方面扮演着重要的角色。本文就纸浆纤维悬浮液屈服应力的产生及其影响因素、测量方法及装置进行归纳和总结;在此基础上,阐述了纸浆纤维悬浮液的屈服应力在制浆造纸生产中的应用,并对纸浆纤维悬浮液屈服应力的进一步研究及其在造纸工业相关领域的发展应用提出了思路。     

纤维悬浮液的数值模拟中粘度及轨道系数的研究

粘度是悬浮液的宏观流变特性，数字模拟的结果可以描述这种流变特性，TIF方程对稀释纤维悬浮液的流变特性有很好的描述，纤维轨道系数（Jeffery常数）可以描述纤维在微观模型中的物理状态，本文对纤维轨道系数（Jeffery常数）进行了推导，Jeffery常数的范围在Cj=0.45-1.15的轨道中移动。     

废纸浆纤维悬浮液屈服应力的主要影响因素研究

基于屈服应力的纸浆纤维悬浮液的流变特性直接影响造纸过程的能耗和生产效率。利用SPSS统计分析软件,对浓度为1.5%～4.0%的废箱纸板（OCC）和旧报纸（ONP）浆纤维悬浮液,分别采用流变曲线回归法（RCR）和剪切应力梯度法（SSG）测得的屈服应力进行方程回归,并与原生木浆的进行比较分析。结果表明,ONP浆和OCC浆纤维悬浮液的屈服应力τy与浆料浓度Cm的回归方程采用RCR法测定的结果分别为τy=3.34C2.43m、τy=2.33C2.57m,采用SSG法测定的结果分别为τy=3.58C2.43m、τy=2.83C2.47m;在相同浓度下采用相同测定方法时,ONP浆纤维悬浮液的屈服应力均大于OCC浆纤维悬浮液的;对于相同浓度的同种浆料纤维悬浮液,采用SSG法测得的屈服应力要比RCR法测得的大,对ONP浆纤维悬浮液而言,约大5.1%～9.4%,而对于OCC浆纤维悬浮液,约大1.3%～13.9%;且Δτy在2.7～17.2 Pa之间,两种方法测得的屈服应力值偏差随纸浆纤维悬浮液浓度的增大而逐渐增大,即随着废纸浆纤维悬浮液浓度和纤维长宽比的增大,屈服应力增大。漂白针叶木浆纤维悬浮液的屈服应力明显大于ONP浆、OCC浆和阔叶木浆纤维悬浮液的。     

纸浆悬浮液纤维模型的研究进展

纤维模型对于应用计算机仿真技术模拟纸浆悬浮液中纤维运动特性是非常必要的。目前国内外对纤维模型的建模方式有刚性纤维模型和柔性纤维模型。笔者概述了国内外纤维模型的发展情况,着重分析了刚性纤维模型和柔性纤维模型的建模思想,通过对比分析各种纤维模型的适用范围、优越性和局限性,提出了纤维模型的发展趋势。     

纤维悬浮液圆管内二相流动数学模型的探讨

纸浆纤维悬浮液是一种由固态纤维和液态水组成的固液两相悬浮体，其中固液两相之间的相互作用力对悬浮液的运动状态有重要影响。该从两相流体动力学的角度对纸浆悬浮液中固、液两相的流动状态进行了分析，提出了球形纤维粒子的模型，并初步建立了圆管内纸浆纤维悬浮液流动的数学模型。     

纸浆纤维悬浮液流动的数值分析

本文分析了有关宾汉流体的计算及湍流两相流的现状,选择纸浆纤维悬浮液的研究模型,对其数值模拟进行了初探.通过对直圆管中纸浆纤维悬浮液两相湍流的模拟,证明了流核区的存在(r/R=0～0.2).纤维相和液相的速度分布说明滑移扩散连续介质模型的正确性,将不同初始湍流强度进行比较,可进一步解释有关"阻力减小"的现象.     

用广义雷诺数判别纤维悬浮液的流动类型和湍流程度

从研究纸浆悬浮液的流动机理出发,采用广义雷诺数来判断纸浆悬浮液的湍流程度。在流动系统中测得纸浆悬浮液在低浓条件下的流态系数 n 和浓度系数 K.回归出浓度 c 与 n 和 k 的关系;根据广义雷诺数的定义,得到以浓度 c 表示的广义雷诺数表达式,以此作为判别纸浆悬浮液湍流程度的计算公式。并在雷诺实验装置中进行验证,证安了公式的准确性。     

基于CFD的中浓纸浆悬浮液在变径管内流动的数值模拟

中浓纸浆悬浮液(浆浓大于10%时)的纤维网络具有明显的强度,表观粘度值较高,其在管道内低速流动时,流场分为2个区域,文中根据CFD(计算流体动力学)的数值模拟研究了中浓纸浆在变径管内的塞流流动,模拟结果和实验结果同时表明,对于中浓纸浆,当在变径管道内流动时的初始流速较小时,整个流场分为近壁面的环形区域和除环形区外的主流区域;如果流速太低,极可能造成管道内近壁区的浆料滞流,而管道中心处的纸浆流动呈"沟流"现象.     

纸浆泵数值模拟研究进展

通过分别对近年来关于纸浆泵内流动介质在简单管道中和整机的数值模拟方法的概括总结,介绍了包括纸浆流动特性和纸浆泵数值模拟的研究成果,指出了这些研究的特点及其不足,并对纤维悬浮流模型在纸浆泵数值模拟中的应用前景和湍流模型研究的发展对于模拟准确性提高的意义进行了展望。     

纸浆悬浮液的多相流动分析及其物理模型

纸浆纤维悬浮液是一种由纤维和水组成的固液两相悬浮体，其中的固相纤维对悬浮体的流动状态具有重要的影响。本文从两相流体动力学的角度对纤维悬浮液中固相纤维和液相水的流动状态分别进行了分析，并提出了球形纤维粒子的概念。     

纤维分级对漂白云杉木浆纤维悬浮液屈服性能的影响

采用沉降和流变实验,研究了纤维分级对漂白云杉木浆纤维悬浮液屈服性能的影响,并分析了压缩屈服应力和剪切屈服应力的耦合相关性,通过Froude数(剪切屈服应力与压缩屈服应力的比值)表征。结果表明,分级前后各长度组分纤维(4种纤维悬浮液)的凝结集聚因子介于26.1～37.8之间,其与纤维长径比近似呈线性关系;所有长度组分纤维悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力均随集聚因子的增大而呈指数式增大;对同种纸浆,Froude数随集聚因子的增大而降低,并逐渐达到稳态值。     

Performance of the Helical Screw Rheometer for Fluid Food Suspensions

The Helical Screw Rheometer (HSR) consists of a helical screw enclosed in a tight fitting cylinder. When the screw is rotated with the system closed it generates a linearly increasing pressure differential along the axis of the screw. The pressure is proportional to the viscosity of a Newtonian fluid. Viscosity of standard Newtonian fluids measured using the HSR correlated well with measurements on a rotational rheometer with cone and plate fixtures. HSR data on non-Newtonian suspensions analyzed with a power law model (σ= mγ^a) did not agree as well with results from cone and plate fiiures on the rotational rheometer.     

Viscoelastic Changes of Rice Starch Suspensions During Gelatinization

Dynamic rheometry was utilized to characterize viscoelastic changes during heat-induced gelatinization of 2 domestic rice starch suspensions, 1 from waxy and the other from indica rice. Gelatinization included 4 stages: suspension into sol, sol transition to gel, network destruction, and network strengthening. Increase in storage modulus (G') was observed as early as about 47°C. For indica rice, the maximum value (G'_max) was higher, and the decrease afterwards was slower, owing to its higher amylose content. The effects of heating time and temperature were found additive. Sealing samples with oil affected the accuracy of measurement. Finally, the network of starch gels had a larger fractal dimension than that of soy protein isolates previously investigated, suggesting firmer food texture.     

龙须草纤维作为纺织纤维的开发研究初探

通过对广泛用于造纸工业的龙须草进行化学成分分析,然后采用一定的脱胶方法从中提取龙须草纤维,并测试纤维性能,与同类植物纤维进行比较,得出龙须草纤维具有一定的可纺性,值得进一步开发。     

纤维改性方法对植物纤维发泡缓冲材料性能影响的研究进展

本文综述了纤维改性方法对植物纤维发泡缓冲材料性能的影响,重点介绍了物理法、化学法、生物法以及复合改性法,并通过对比、分析和总结已有的研究成果,提出了绿色、可持续的改性发泡缓冲材料性能的思路,展望了植物纤维高值化、绿色发展的方向,以期为纤维原料或纤维复合材料的改性与制备提供依据。     

间位芳纶纤维悬浮液的屈服特性及其与成纸匀度关系的研究

为探究间位芳纶纤维悬浮液的絮凝特性,本研究从流变学角度出发,分别研究了单一间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维悬浮液及两者共混悬浮液的絮凝浓度、剪切屈服应力和压缩屈服应力,同时通过湿法成形工艺探索间位芳纶纤维悬浮液的屈服流变特性与成纸匀度间的构效关系。结果表明,不同纤维配比间位芳纶纤维悬浮液的凝结点在0.37~0.68 g/L之间,悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力与纤维浓度间分别呈线性和指数函数关系;除100%短切纤维悬浮液外,在同一浓度下,间位芳纶纤维悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力均随着沉析纤维比例的增大而减小;间位芳纶纤维悬浮液Froude数随着浓度的增大而减小,对特定配比的间位芳纶纤维悬浮液,间位芳纶纸的匀度指数随着悬浮液Froude数的增大而增大。     

氧化铝纤维的泡沫成形技术研究

本研究采用泡沫成形技术制备了密度低且匀度优异的氧化铝纤维纸,重点研究了氧化铝纤维泡沫浆料体系的构建及氧化铝纤维长度及含量对泡沫特性、成纸匀度的影响。结果表明,聚氧化乙烯（PEO）与双子季铵盐（GS）组合下的泡沫浆料体系可对氧化铝纤维进行有效分散,成形后纸张匀度最佳;与湿法成形相比,采用泡沫成形技术有利于氧化铝纤维的分散,同时提高纤维含量。当纤维含量0.2%时,长度为36 mm的氧化铝纤维泡沫成形纸张的匀度指数为109,较6 mm氧化铝纤维湿法成形纸张的匀度指数（187）降低了42%。当氧化铝纤维含量为1.2%时,其泡沫成形纸张的匀度指数为105,较含量0.2%下的湿法成形纸张的匀度指数（187）降低了44%。     

竹炭粘胶纤维/玉米纤维/棉混纺弹力纱线的开发

文章介绍了纺制竹炭粘胶纤维/玉米纤维/棉混纺弹力纱线的工艺流程以及纺纱工序技术关键。     

莲纤维形态结构探讨

以开发新型纺织原料为目的,从一种资源丰富的农业废弃物荷秆中提取纤维原料——莲纤维。经物理方法提取的莲纤维,细长柔软飘逸,外观乳白泛黄。经SEM观测,发现莲纤维是由数根直径约4μm的单丝横向缔合而成,纵向有横节,间距3μm～5μm。纵向形态为螺旋卷曲,单丝横截面有中腔。既为纺织等行业提供了绿色纺织原料,又为农业深加工开辟了新出路,具有较大的社会效益和经济效益。