09造纸原理与工程思考题(4)

2019-08-03 10:30

平辊压榨 ;真空压辊;沟纹压辊;盲孔压辊;衬毯压榨;宽压区压榨 5.试述真空压榨和沟纹压榨的异同,两者依据的压榨脱水原理是什么? 真空压辊------用于中高速纸机,上压辊为石辊,下压辊为真空压辊。

? 真空压辊上钻有直径为4.0mm左右的眼孔,开孔率为15-25%,为螺旋形排列。

沟纹压辊------上压辊为石辊,下压辊为刻有螺旋型沟纹(沟深2.5mm)的包胶辊, 适合的车速:浆板90m/min (线压176kN/m),纸板245m/min(线压88kN/m),纸850m/min(线压137kN/m)。

与真空压榨比较,沟纹压榨的脱水效率高,管道等安装费用少,不需要真空泵,节省能源,操作和维修简单。

6.什么是宽区压榨?宽压区压榨的典型工艺是什么?

宽区压榨:也称为靴式压榨或靴形压榨。这种压榨有很宽的压区,纸页在高压力下有较长的停留时间;其关键部件是固定的靴形加压板和不透水的合成胶带,靴形板用润滑油连续润滑, 压力维持时间是传统压榨的8倍, 实现了压榨脱水的重大跃进。

7.试述压榨部的主要组合型式,并分析三辊两压区复合压榨的主要特点. (一)直通式组合

(二)复合压榨1、三辊两压区复合压榨2、四辊三压区/复合压榨 (三)靴型压榨组合

三辊两压区复合压榨的主要特点p253

8.试述横向脱水机理和垂直脱水机理的差别,如何根据上述机理强化压榨过程效率?(重点) 横向脱水机理:p260-261 平辊压榨

横向脱水机理:普通压榨中压区中主要的压力梯度是存在于和压区相垂直的方向(即X-X方向),因此从湿纸中压出的水是沿着水平方向流动,即只能横向反着毛毯运行的方向透过毛毯行走。

垂直脱水机理:第一区:从湿纸和毛毯进入压区开始,到湿纸水分达到饱和为止。从湿纸中压出来的主要是空气,不产生流体压力,湿纸的干度变化不大,压力都用在压缩湿纸和毛毯的纤维结构。

第二区:湿纸饱和点到压区中线,或者说总压区压力曲线的最高点。湿纸含水量达到饱和状态,流体压力增加,从湿纸中压榨出来的水进入毛毯,使毛毯含水量达到饱和,因而产出流体压力,把水压到毛毯下层的空隙中。

第三区:从总压区压力曲线的最高点到纸的最高干度点。总压力曲线下降。 第四区:从湿纸开始膨胀变为不饱和到它离开压区为止。压力解除,湿纸回湿。

水流速度低,脱水距离长,阻力大,脱水效果差,易产生压花(压溃)现象。垂直脱水方向压力梯度下脱水路径短,脱水快,对压榨效果决定作用是流体压力梯度,机械压力是条件

(一)提高湿纸幅温度——升温压榨 (二)减少排水阻力——双毯压榨(三)增加停留时间——宽压区压榨(四)长压区压榨

9.湿纸页从伏辊造纸网传递到压榨部有哪几种引纸方式?什么是剥离角,剥离点? 开放式引纸;封闭式引纸(包括粘舐引纸/真空引纸) 剥离角(take-of angle):是纸幅从网、毯或滚筒上被揭离时纸幅与网、毯或剥离点处滚筒切线之间的夹角。 剥离点:湿纸幅离开伏辊的位置。

10.试述靴式压榨的结构特点和工艺特色,并与普通的辊式压榨进行对比。P271-274

11.干燥部的烘缸排列型式主要有哪几种,各自的结构和特点是什么?p276 单排烘缸排列型和双排烘缸排列型

12.烘缸干燥区的划分和特点 四个不同的干燥区:

ab区,贴缸干燥区,湿纸 页从烘缸表面吸热;

bc区,压纸干燥区,该区 热量传递最多,蒸发水量 对低速纸机和高速纸机分 别达80~85%和60~65%;

cd 区,也是贴缸干燥区,湿纸在恒定温度下进行单面自由蒸发;

de区,双面自由蒸发干燥区,纸页在该区温度下降(高速纸机达12~15度)。 特点:

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1) 纸的干燥都有一个升温、降温、再升温的循环过程。 2) 沿着纸幅的横向水蒸气排出速度不同,两边>中间

13.干燥部的通气方式有哪几种? 试述各自的特点和作用?

单段通气;是蒸汽由总管分别引进各烘缸,缸内的冷凝水通过疏水阀排入总排水管,收集后用泵送回锅炉房循环使用。无蒸汽循环;一般低速窄纸机多采用单段或两段通气。

? 特点: a. 管线简单;

b. 没有蒸汽循环,需定期排不冷凝气;

c. 排水阻气阀门太多,加重了日常的管理和维修量。

d. 阀门出故障时,会引起蒸汽流失,或使冷凝水充满烘缸,大大降低干燥能力。 分段通气

(1)分段通气:依靠各段烘缸之间的压力差,或者借助于连接在最后一段的真空泵产生负压进行蒸汽循环。干燥部通汽可分为3-5段。

(2)第一段烘缸(占总数的60~75%)通新鲜蒸汽,二段(20~35%)、三段(2~4个烘缸)通闪急蒸发的二次蒸汽。

? 为了保证缸内冷凝水能正常排出,各段间的压力差应不小于2.94×104Pa。第一段的蒸汽压力为

(2.94-7.85)×104Pa,然后逐段递减到最后一段的蒸汽压力为(1.96-7.85)×104Pa。如果除第一段外,其余各段设有新鲜蒸汽补充通路,则第一段的通汽压力可以降低些。

特点:

a. 用气水分离器代替了排水阻气阀。

b. 由于排出了冷凝水和不凝气,保证了整个烘缸温度均匀。 c. 烘缸温度逐渐上升,干燥曲线易于调节,趋于完善。 d. 总传热系数提高,提高了干燥效率。

14.通过查阅有关热泵的资料,试述在纸机干燥部使用热泵的作用和意义。P279-281

15.试述常用烘缸冷凝水的排除方法:及其对干燥工艺效率的影响?p293-295 汲管和虹吸管

16.试述水环形成与破裂过程

水环的形成:随着纸机车速的增加,冷凝水在缸内形成水环,随着烘缸一起回转,水环愈积愈厚,到了临界厚度,水环破裂。

水环的形成和破裂,引起烘缸传动电机负荷的变化。 17.干燥时纸页收缩的原因及各向的收缩程度

纸机干燥的纸,主要是在厚度上产生收缩(50~200%),厚>横向>纵向;纸的横向收缩是两边大,中间小; 收缩原因:a. 纤维本身 b. 纤维间

a. 纤维具有脱水性 脱水 单根纤维收缩 纸页收缩; b.水蒸发 表面张力使纤维靠近 形成氢键 纸页收缩

18.如何理解干燥过程的传热原理,在实际干燥过程中如何强化传热。(重点)P286-288 一、烘缸干燥过程,特点:

1) 纸的干燥都有一个升温、降温、再升温的循环过程。 2) 沿着纸幅的横向水蒸气排出速度不同,两边>中间。 二、干燥方式和干燥过程的阶段性 1、 干燥方式

? 纸在干燥部有两种干燥方式:对流干燥与接触干燥,纸机干燥部的主要干燥方式是接触干燥。 干燥过程的阶段性

? 对流干燥在烘缸间双面自由蒸发区(de区,袋区)和低温烘缸上进行。 ? 干燥过程:分为恒速和降速两个阶段。

? 恒速干燥:湿纸经烘缸加热到外界空气的湿球温度后,水从纸页内部扩散到纸面的速度大于纸面

水分蒸发的速度,湿纸温度接近空气湿球温度。

? 降速阶段:当湿纸温度降低到一定数值后,水从纸页内部扩散到纸页表面的速度<纸面蒸发水分的

速度,干燥速率下降而纸的温度上升

接触干燥过程可以分为升温、恒速和降速三个阶段。

? 升温阶段时间很短,纸的水分变化不大,但湿纸的温度和干燥速率增长很快。恒速阶段纸的温度

和干燥速度基本不变,干燥时间占纸机全部干燥时间的50%~65%。 降速阶段又可分成两个阶段,第一降速阶段,干燥速率几乎呈直线下降,纸的温度降低,第二降速阶段,干燥速度剧减,纸的温度回升,纸页内部和表面的温差接近零。

? 恒速阶段去除游离水,降速第一阶段去除毛细管水和结合水,第二降速段则仅去除结合水 19.试述干燥过程的传质原理,并指出实际干燥过程中有哪些方法可以强化过程传质。P288-289

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20.根据干燥部的传热工艺估算,干燥1 kg 纸大致需要多少千克蒸汽? 干燥1kg风干纸蒸汽消耗量

? D = QPT /(rπ-rc)

? rπ:进入烘缸蒸汽热含量 ? r c:排出烘缸冷凝水的热含量

? 干燥纸的蒸汽耗量决定于加热蒸汽参数、干燥前后纸的干度合干燥热效率。 21.干燥部的通风有哪几种方式? 通风袋;气罩通风

第六章 纸页的表面处理与卷取完成

1.试述纸页表面处理的目的和作用。并列举常用的纸页表面处理方法。 纸页表面施胶的作用: (1)改善纸页的表面性能。

(2)改善纸页的空隙结构和吸收性能。 (3)改善纸页的适印性能。

(4)提高纸页的物理强度,如耐折度、耐破度和抗张强度等。

2.表面施胶与浆内施胶有什么差异?各自的工艺目的侧重点是什么?

表面施胶:是在纸页形成后在半干或干燥后的纸或纸板的表面均匀涂上胶料。

浆内施胶:施胶剂被加入纸料中且在造纸机湿部采用适宜的方法将其保留在纤维上。 3.淀粉胶的制备方法有哪几种?试述各自的主要流程和工艺特点。P312 淀粉胶制备是对淀粉悬浮液进行蒸煮(也称为‘糊化’),常用的方法有间歇法和连续法。 4.常用的机内表面施胶方式有哪几种?各自工艺特点是什么?P314-316 辊式表面施胶 (水平辊式、垂直辊式、倾斜辊式);槽式表面施胶(可用于机外和机内施胶);烘缸表面施胶;压辊表面施胶 倾斜辊式表面施胶特点:

①两个施胶辊的中心线与水平面之间有较大的倾角,这样的设计是综合了水平施胶和垂直施胶装置的优点,带来了操作上的方便;

②倾斜辊施胶前纸页水分宜控制在10%~12%,适用于操作车速较高的纸机,产品多为各类原纸、文化用纸等。

压光机表面施胶:

一般用于纸板和厚纸施胶。

没有辅助干燥设备,主要依靠施胶后其他压光辊的摩擦取得热量,蒸发纸板中施胶带来的水分。 5.试述压光操作对纸页的作用及其对纸页物理性能的影响(重点)

作用:①改善纸页成形的不均一性。②提高纸页的平滑度和光泽度。③提高纸页厚度的均一性。 影响:纸页性质的变化及其幅度,与其通过压光辊的次数(压缝数)有关。

随着通过压缝数的增加,纸页纵向和横向的裂断长、撕裂度都有所下降。纸页的吸收性下降,而平滑度上升。

6.试述软压光的作用原理和特色及其对纸页表面性能的影响。 软辊压光机的工作原理

? 软压光时软辊(见图6-21)和加热辊构成一个高温压力压区。加压时,软辊辊面发生弹性变形,纸页

此时受到压力和加热的双重作用。加热辊加热作用的结果使纸页表面的纤维软化、变形,易于压光和提高平滑性,压力作用的结果使纸页发生弹塑性变形 ?

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? 软辊的弹性变形导致压区面积增大压力减小,纸张的松厚度损失小,整饰效果更好。 ? 与普通超级压光机压光相比,纤维的压溃现象也有所减少,强度损失减少。

? 由于软辊的弹性对纸页的局部定量适应性较好,故可以大大提高纸页的微观平滑度。 7.试述纸页卷取和复卷的异同,并分析两者在造纸工艺中的意义和作用。 纸页的卷取

? 要求:卷筒松紧均匀,避免两端松紧不一和卷芯起皱等缺点。 ? 种类:轴式(适用于低速纸机)、辊式(适合于各式纸机、卷成的纸卷紧实、纸幅受张力小、不易

断头)。

纸页的复卷和复卷机

? 复卷机(winder)的任务:将全幅宽、大直径的纸卷断开并卷绕成合适规格的纸辊。 ? 组成:退纸架、卷纸机构(张紧辊、纵切装置、舒展棒、复卷装置)。 ? 支撑辊的压力控制、纸幅张力控制非常重要。

8.通过资料阅读和下厂实习等方式,分析比较卷筒纸和平板纸产品完成工段的差别和特色。 卷筒纸的包装和封头

纸辊完成的步骤为过秤、包装、缩叠(将包装纸交叉折叠)、封头(将圆形纸贴粘在交叉折叠的端面上)、贴标签。

新闻纸新型的纸辊完成系统见下图,该系统仅需3个操作工,每天可处理2000个纸辊。 平板纸的切纸、选纸、数纸和包装 切纸机

一令纸为500张。

打包:每包张数为500,250或125,每小包质量不超过25kg。 人工选纸和自动选纸。

第七章 纸板的制造

1.包装纸板与其他包装材料相比有哪些优点?

优点:1)成本低廉,节省木材,废纸箱容易回收不易产生公害 2)纸箱重量轻,便于装运,运费低廉

3)纸箱便于印刷、装潢美观,便于宣传商品,促进销售

4)纸板能进行特殊加工,使制成的纸箱具有种种特殊性能以满足多种包装需要 2.多层抄造的纸板具有哪些优点?P336

优点:1)根据不同用途要求,各层可使用不同的浆料。

2)各层使用不同的浆料,使不同浆料的优点得到充分利用和发挥。

3)采用单层抄造高定量纸板,所需成形和脱水时间均随定量增加而迅速增大。 4)多层抄造纸板可提高纸板的机械强度。 3.哪些因素影响纸板层间结合强度?P342

层间结合力的取得主要依靠接触界面小纤维和纤维的机械交织和紧密连接的纤维间的氢键结合,它的影响因素有:

1)层间结合强度与纸板内部结合状态有关。

2)不同浆层浆料的打浆度应当配合恰当。相邻纸层打浆度不超过3~5为宜。必要时添加淀粉或合成树脂等添加剂,以增进层间结合。

3)纸层结合时应有游离水存在,以给小纤维和细微组分所能够迁移的流动性。 4)逐步增加伏辊和压榨部压区强度,可进一步增进层间结合。 5) 防止干燥水分急剧蒸发。

4.纸板压榨有哪些特点?采用哪些压榨比较高效?P358 特点:纸板定量大,脱水阻力大,脱水困难。

采用预压榨,缓慢地压出纸板中的水,使压力逐渐增加,以充分发挥主压榨的作用。有的纸板机还采用热压以增加压榨的脱水效果。

采用高效、高强度、热压榨等新技术。

5.靴式压光的原理及对纸板的质量影响如何?P369

靴式压光原理是基于水分梯度效应和温度梯度效应。压区越长,对压光的影响越大,高温还会使这种影响进一步增强。

质量影响:可大大降低线压,可以大大降低所需压力并能获得所希望的松厚度。较高的松厚度意味着挺度较高,可降低定量,从而节约纤维,降低成本。可改进纸板的表面性能和印刷性能。 6.纸板制造工业和相关加工工业有哪些常用的术语?其含义如何? 有关纸板的术语

? 定量(basis weight):单位面积的纸和纸板的质量,单位为g/m2。

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? 厚度(caliper or thickness):纸板的厚度以微米(um)表示。 ? 纸板规格(size of a sheet):纸板的宽度和长度。 ? 结构(structure):指纸幅的组成,如后面图7-1。

层(ply):单一组成的纤维层。

面层 (top liner ):指网面的反面(即正面) 挂面层( liners):高质量纤维的面层(常为白色)

衬层(under liner):在外层(面层或挂面层)和中间层之间的纤维层

中间层(middle or filler plies):面层(或衬层)与底层之间的纤维层,也称为芯层。 背层(back or bottom ply):挂面层反面的纤维层 双层(duples biplex):基本含两层不同配料的纸板。

三层(triplex):基本含三层不同配料的纸板(外层配料可以有相同的组成)。

多层(multiplex or multi-layer):指多于三层的纸板。有两层以上可以是相同的配料。

配料(furnish):是指混合在浆料悬浮液中的不同物料组成,用以制造各层纸板。主要物料是纤维材料(原生纤维或二次纤维)、施胶剂、填料和染料等。

7. 常用的纸板有哪些?主要原料和用途是什么? 纸板的种类

(1)包装纸板(packing board):包括箱纸板、牛皮箱纸板(kraft test liner)、瓦楞纸和白纸板等,主要用于制造纸盒、纸箱等。此类纸板用量最大,约占纸板总量的85 %~90%。

(2)液体包装纸板(1iquid packaging board):主要用于牛奶等各种饮料的专用包装盒(桶)的制作。

(3)过滤纸板(filtration board):如防毒面具用的过滤纸板、汽车和拖拉机等滤清器用的滤芯纸板等,主要用于过滤气体和液体

(4)建筑用纸板(architects board):如屋顶防水用的油毡纸,作为隔墙使用的隔热、隔音纸板,供制作天花板或隔墙用的石膏护面纸板,土木工程用杂材纸板等。

(5)电绝缘纸板(insularing pressboard):作为空气介质或油介质中的绝缘材料,用于电机、电气开关、变压器等电气设备的制造。也用于电气仪表和通信等弱电装置。

(6)印刷与装饰纸板(decorated board):如供相册、精装书籍封面用的封面纸板,供画册、相册等衬套用封套纸板,供冲压制版用的字型纸板等。

(7)冲压纸板(die board):如供制压模制品用的标准纸板,供制造扬声器用的扩音喇叭纸板,供纺织工业提花处理用提花纸板等。

(8)衬垫纸板(pad board):供制造各种形状的衬垫用的纸板。

(9)其他工业用纸板:如用于汽车制造业的防水纸板,制鞋用纸板,手风琴风箱用纸板,纸制器皿(纸杯、纸盘)用纸板等。

? 规格:纸板可制成卷筒或平板。 8.纸板生产发展有哪些趋势? 纸板生产的发展方向:

1.纸板轻型化——向低定量、高强度、薄型纸板的方向发展。 2.用再生纸浆生产纸板。

3 .改善纸板的外观质量和表面性能,品种多样化,以便更好地满足不同用户的要求。 4.采用化学助剂和生产复合材料的包装纸板,以满足特殊用途的需要。 9.生产纸板的浆料一般如何选择和配比?

合理确定浆料的选择与配比:既要保证质量,又要做到最经济。

? 从经济核算的观点出发,质量较好的纸浆做面层和背层,低质纸浆抄制中间层

? 生产纸板用的浆料主要有化学浆、半化学浆、化学机械浆、磨木浆、褐色草浆、废纸浆 10.生产纸板时,有哪些因素影响纸板质量?

? 纸板的物理性能指标有:松厚度、挺度、抗张强度、耐破度、环压强度等。 ? 浆料的选择和配比 ? 浆料的洗涤净化和筛选 ? 合理打浆 ? 抄造条件 ? 除气与消泡

? 纸层的层结合和“脱层” 11.简述间歇式纸板的生产方法?

? 纸板的间歇式生产也是由成形、压榨、干燥、压光和整理等单元操作构成。

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