1. 研究目的与意义
1.1 造纸业发展概况
造纸行业是国民经济的重要原材料工业对纤维原料依赖高，具有资金、技术密集和规模效益显著的特点。其产业关联度大，涉及林业、农业、机械制造、自动控制、化工、热电、交通运输、环保、印刷、包装等行业。世界各国将纸及纸板的生产和消费水平作为衡量一个国家现代化水平和文明程度的重要标志之一[1]。
目前，全球造纸工业的区域格局没有发生太大的变化，欧洲（主要为西欧）、北美和亚太地区（主要为东亚）依然是全球造纸工业的三大中心，但欧洲和北美的造纸市场已处于饱和状态，发展潜力受到市场容量的限制。中国、印度等亚太地区国家由于人口众多和市场潜力巨大，正成为全球造纸工业发展的引擎[2]。
中国已是纸及纸板生产和消费大国，据中国造纸协会调查资料，2013年全国纸及纸板生产量10110万吨，较上年增长-1.37％。消费量 9782万吨，较上年增长-2.65％，2004～2013年，纸及纸板生产量。年均增长8.26％，消费量年均增长 6.74％（图1.1）。2013年全国纸浆生产总量7651万吨，较上年增长-2.75%。其中木浆882万吨，较上年增长8.89%；废纸浆5940万吨，较上年增长-0.27%[3]。
2. 国内外研究现状分析
2.1 除渣器简介
涡旋除渣器发明于1891年，但到了1906年才首次应用于造纸工业。涡旋除渣器的种类众多，根据浆流方向可将其分为正向式、逆向式、全通式，正向式涡旋除渣器用于除去相对密度大于1的重杂质，逆向除渣器和全通式除渣器用于除去纸浆中相对密度小于1 的轻杂质。涡旋除渣器种类虽多，但其基本结构和原理是相同的。涡旋除渣器一般由进浆口、良浆出口、圆筒体、锥体和排渣口等几个部分组成，结构如图2.1所示。
图2.1 涡旋除渣器结构图
3. 研究的基本内容与计划
3.1 研究内容
拟采用实验的方法对主要浆种浆浓与离心分离杂质阻力的关系进行研究。
一、实验目的
实验选用废旧新闻纸浆作为原料，研究同一尺寸不同杂质在不同浓度下离心分离阻力的关系；不同尺寸的杂质在同一浓度下与阻力的关系；以及相同尺寸的杂质在同一浓度下，进浆压力的改变对离心分离阻力的影响。通过对实验数据的分析以研究改进锥形除渣器的设计，追求高效节能的经济环保效应。
4. 研究创新点
目前，专业人士对于废纸浆的回收利用以及制浆造纸过程已经有了较为深入的了解和研究，但是由于纸浆浆料为固液不均匀两相的原因，很难对其进行直接的数值计算，目前最好的方法则是对其现场试验模拟生产或采用计算流体软件对其流场进行分析。废纸由于使用原因会夹杂各种各样的杂质，如不能及时彻底的除去不仅会影响成品的质量，更会损坏后期的生产设备，造成严重的经济损失，因此，高浓除渣器的性能和工艺参数至关重要。目前国内外针对涡流除渣器进行了大量的研究，并取得了很好的成果，但通过实验研究离心分离过程杂质与浆料纤维之间的分离（流动）阻力方面的材料却很少，了解和掌握废纸浆种不同浆浓与离心分离杂质阻力的关系，对于高浓除渣器的设计具有重要的理论指导，这是本研究的重点也是创新点之一。
通过实验操作研究浆种浆浓与离心分离杂质阻力的关系，可得到高浓除渣器最佳的工艺参数，如浆浓，进浆压力等。对除渣器的设计具有很重要的指导意义，此外，实验采用s-t曲线法对数据进行处理，建立二维数值模型，根据数值的含义，可定义阻力为路径对时间微分的倒数，这样便将抽象的阻力转化为可相互比较的数值之间的关系，使结果更加直观准确，易于分析。
