Способ обезвоживания волокнистого материала

Способ обезвоживания волокнистого материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии производства бумажного полотна и может быть использовано в бумажной промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса обезвоживания. Волокнистый материал 1 вместе с сеткой 2 движется относительно обезвоживающего элемента 3, снабженного излучателем ультразвука 4, который в середине толщины волокнистого слоя создает интенсивное излучение, равное 10-1000 Вт/м 2. Благодаря локализации ультразвукового излучения резко интенсифицируется процесс обезвоживания и частицы жидкости, образованные ультразвуковым фонтаном улавливаются вне зоны облучения ловушкой 5. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 D 21 F 1/48

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4401316/23-12 (22) 31.03.88 (46) 23.08.90, Бюл. М 31 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности (72) В.М.Бобтенков и А.В.Сметанин (53) 676.2.052.65 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1498860, кл, D 21 F 1/48, 1988. (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВОЛОКН ИСТОГО МАТЕ РИАЛА (57) Изобретение относится к технологии производства бумажного полотна и может

» Ы 1587097 А1 быть использовано в бумажной промышленности. Цель изобретения — интенсификация процесса обезвоживания. Волокнистый материал 1 вместе с сеткой 2 движется относительно обезвоживающего элемента 3, снабженного излучателем ультразвука 4, который в середине толщины волокнистого слоя создает интенсивное излучение, равное 10 — 1000 Вт/м, Благодаря локализации

2 ультразвукового излучения резко интенсифицируется процесс обезвоживания и частицы жидкости, образован н ые ул ьтраэвуковым фонтаном, улавливаются вне зоны облучения ловушкой 5. 1 ил, 1587097

Изобретение относится к технологии производства бумажного полотна и может найти применение B бумажной промышленности, Цель изобретения — интенсификация 5 ! Ip014ecc8) обезвоживания, Ha «epTe>«e представлена схема осуществления 000coáä.

Обеэвоживаемый волокнистый слой материала 1 вместе с сеткой 2 движется атно- 10 сительно,обезвоживающего элемента 3, аснагценного излучателем 4 ультразвука (наг,ример, пьезокерамического) с фокусом

С, подающего ультразвуковые колебания через сетку 2 к волокнистому слою 1. При 15 прохождении зоны ультразвуковых колебаний происходит обезвоживание водно-волокнистой суспензии с образованием ультразвукового фонтана над водно-волокнисгым слоем с возрастанием производитель- 20 ности, пропорциональным коэффициенту фокусирования ультразвукового излучения.

Частицы жидкости ультразвукового фонтана движутся по инерции по ходу движения сетки

2 и улавливаются вне эоны облучения в ловуш- 25 ку 5. Ультразвуковое излучение фокусируют на точке, лежащей в середине толщины волокнистого слоя, П р I1м е р. Водно-волокнистая суспензия представляет собой смесь воды и вола- 30 ко!I сульфэтнай беленОй LI,eëëþëOçû с кон цен r oà öèeé 2-20 jo, Скорость движения сетки м.!ecre c aors,.но-волокнистой суспензлей составляет1000 м!мин, При прохождении водна-волокнистой суспензии вместе с 35 сеткой над зоной облучения ультразвуком А при интенсивности 0,1 до 10 Вт/м на вог2 нутой цилиндрической рабочей поверхности ультразвукового излучателя и на поверхности сетки, а так как в геометриче- 40

cêîì центре С в результате фокусирования ультразвукового излучения достигается интенсивность ультразвука 10 †10 Вт/м, В результате нзд свободной поверхностью водно-волокнистой суспензии возникает 45 ультразвуковой фонтан и одновременно с этим повышается капиллярная проводиMocTI: волокнистого слОЯ, 06P830BBHHoI O HB сетке, таким образам, происходит двухстороннее обезвоживание, т.е. вниз под воз- 50 действием сил вакуума и при наличии повышенной капиллярной проводимости и вверх при наличии ультразвукового фонтана нзд сеткой.

Интенсивность сфокусированных ультразвуковых колебаний в фокусе С зависит ат точности изготовления излучателя и величинь радиуса его рабочей излучающей поверхности R: чем выше точность и больше радиус R, тем выше и интенсивность ультразвука в фокусе С, Ультразвуковой фонтан как физическое явление возникает на границе (поверхности) раздела двух различных по своим физическим характеристикам (плотности и скорости распространения звука) сред, если в первой из них действует излучатель ультразвука, При этом интенсивность и направление действия ультразвукового фонтана определяются величиной и знаком радиационного давления, создаваемого ультразвуковой волной на границе раздела двух сред, которые зависят от интенсивности ультразвука, от коэффициента радиационного давления, если последний положителен, то ультразвуковой фонтан направлен из первой среды во вторую, а если отрицателен, то имеет место образование обратного ультразвукового фонтана, действующего в направлении той среды, в которой работает ультразвуковой излучатель.

Радиационное давление на границе раздела двух сред равно

p=K —, Дж/м з

С1 где К = 1--+ R I + ——

С1 С1

Сг Сг

К вЂ” коэффициент радиационного давления;

С1 и С2 — скорость звука в первой и второй средах,м/с;

1I — плотность потока звуковой мощности в первой среде нэ границе раздела с второй средой, Втlм; г, 2

R =

1 C1 — C2 — коэффициент от1 С1+рг Сг ражения звуковой энергии от границы раздела двух сред; р1 и,٠— плотность первой и второй сред.

Напускаемая на сетку водно-волокнистая суспензия имеет плотность, близкую к плотности воды, но значительно большую (в

800 раз) плотности воздуха, и скорость распространения звука, близкую к скорости звука в воде, но существенно большую (в 5 раз), чем в воздухе, в результате коэффициент отражения звука от границы раздела сред суспензия — воздух имеет величину

= 1-4 — -" — == 1 — 4D, Сг

Р1 С1

1587097 где D = — — — коэффициент прохождения а Сг

p) C) звука через границу.

А коэффициент радиационного давления на этой границе имеет величину

К = — — + (1 — 40) (! + — = I — — +

С2 С2 С2

+ I+ — -4D (I+ — /! =2 4D (l+ — /!

С ° С7 ° C)

С2 С2 С2

Подставляя численные значения: р! =

= 10 кгlм; С1 = 1,5 10 с/с;р = 1,3 кг/м;

С2 = 343 м/с, получают К = 1,994.

Для реальных водно-волокнистых суспензий, используемых при производстве бумаги и картона, принятая выше величина плотности может изменяться (в сторону увеличения) s пределах до 20, а скорости распространения звука в ней (в сторону уменьшения) в пределах 30, Однако коэффициент радиационного давления при этих изменениях остается положительным и сохраняет величину, близкую к 2 — возможному своему максимальному значению.

Таким образом, анализ числовых значений коэффициента радиационного давления показывает, что ультразвуковой фонтан на границе суспензия — воздух в случае подачи ультразвука в водно-волокнистую суспензию возникает в условиях, близких к оптимальным, и действует в требуемом направлении — из массовой суспензии в окружающую воздушную среду.

Однако оптимальным для обеспечения достаточной надежности и долговечности устройства является докавитационный режим работы на поверхности ультразвукового излучателя и на сетке. Для определения практической осуществимости такого режима работы рассматривают рабочие характеристики ультразвукового фонтана при минимальной и максимальной интенсивности излучения в фокусе С.

3 = 10 Вт/см = 10 Втlм = 1000 Вт/м ;

l = 10 Вт/см = 1000 Втlм (при 3 3m =

=10 Втlм, / 3m отсутствует опасность ка2 витацион ного разрушения излучающей пластины и сетки).

В результате при рабочей частоте излучателя, равной хя = 10 Гц, среднеквадрати4 ческая скорость колебаний частиц равна:

Vm, = =26.10 M/c, p) С!

Нм, = =2,7 10 c/и, Р! С1

55 а среднеквадратическое ускорение частичек суспензии (в том числе на ее свободной поверхности) равно

Wmc> = 2 f p . Vmcp = 171 мб с

Wmcp = 2 fP Нп7ср = 1710 М/ C

Таким образом, указанные значения ускорения существенно больше, чем ускорение свободного падения g = 9.81 м/с, так что частички влаги отрываются от свободной поверхности массной суспензии, облучаемой в докавитационном режиме на рабочей поверхности излучателя ультразвука, даже при минимальной интенсивности (1=0,1 Вт/м ), и витают в воздухе, образуя г визуально наблюдаемое явление ультразвукового фонтана. Во избежание разрушения сетки интенсивность ультразвуковых колебаний на поверхностях излучателя и сетки не должна превышать 10 Вт/м, и это условие соблюдается даже, если в фокусе С =

= П= 1000 Вт/м .

Высота ультразвукового фонтана, а следовательно, и производительность выноса влаги из волокнистого материала возрастают пропорционально интенсивности ультразвука в фокусе С, но последняя ограничивается на уровне 1000 Втlм из-за опасности кавитационного разрушения сетки и излучателя.

Выбор водно-волокнистой суспензии с концентрацией 2 — 20 обусловлен тем, что при данных параметрах достигается наибольшая эффективность обезвоживания и существенное сокращение энергозатрат.

При концентрации менее 2 отсутствуют достаточные связи между волокнами на сет- ке и под воздействием ультразвука вместе с водой будет отводиться большое количество волокон.

При концентрации больше 20 воду, находящуюся в промежутках между волокнами, невозможно удалить предлагаемым способом даже при высокоинтенсивном режиме излучения в геометрическом фокусе С.

Способ позволяет существенно интенсифицировать процесс обезвоживания волокнистого материала, улучшить качество и сократить энергозатраты.

Формула изобретения

Способ обезвоживания волокнистого материала, включающий обработку ультразвуковым излучением сформованного на сетке волокнистого слоя и отвод отделенной жидкой фазы под действием вакуума через сетку и со стороны наружной поверхности волокнистого слоя переводом жидкой фазы в аэрозольное состояние, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации

1587097

Составитель Ю.КляпинТехред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор Л.Зайцева

Заказ 2400 Тираж 325 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 процесса,, ультразвуковое излучение фокусируют в точке, лежащей в середине толщины волокнистого слоя, а отвод отделенной жидкой фазы со стороны наружной поверхности волокнистого слоя производят при интенсивности ультразвука 10 — 1000 Вт/м .