臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在研究改良一廢紙紙漿篩機以提高良漿產量同時保持篩框潔淨。紙漿篩機包括一外層裝有系列翼形片的轉子及一細縫篩框，轉子與篩框間為廢紙紙漿，轉子旋轉時由翼形片將紙漿加壓使良漿由篩縫流出而雜質則被篩縫阻擋由殘渣出口流出。本研究先以同型式轉子及固定邊界條件分析傳統型直縫篩框以及旋轉一螺旋角的斜縫篩框良漿流出量，並分析篩縫不同螺旋角的結果進而得到最大產量的篩縫最佳旋轉角度。本研究同時分析轉子翼形片前後壓力差及篩框內外壓力差，以使翼形片前沿較篩框外為正壓可將良漿擠出，而後沿則為負壓可將未流出的紙漿吸回而維持篩框潔淨。
本文以計算流體力學套裝軟體FLUENT 6.2為分析工具。先分別建立轉子及篩框的電腦模型，並以375 rpm轉子轉速模擬紙漿篩機運動。分析結果顯示在同一轉子及固定邊界條件下，篩縫旋轉25° 螺旋角的良漿出口產量最大。
本研究主要以改良篩框設計為主，未來應可繼續改良轉子的設計，包括翼形片的形狀分析與翼形片的排列方式分析。改進翼形片的形狀與排列可使良漿流出篩框由上到下流量均勻，且翼形片前後壓差愈大就越能維持篩框的潔淨使篩縫不被阻塞。另外，紙漿篩機能源消耗及污水排放等都是未來研究的課題，以使廢紙再生成為更環保的產業。

The subject of this thesis is to improve the design of a waste paper pulp sieve so as to increase the pulp productivity and keep the sieve screen clean. Waste paper pulp sieve includes a rotor with series airfoils and a stationary screen; between them is thick waste paper pulp. Waste paper pulp is pressurized by rotor airfoils, and impurities are separated from waste paper pulp by the screen, so that fine pulp flows out of the sieve through screen. On the increasing of pulp productivity, a helical sieve mesh is to be used instead of traditional straight mesh. Then different helical angles of the sieve mesh will be analyzed to optimize pulp productivity. On the cleanness of screen, the pressure difference of the airfoil shaped rotor will be analyzed to insure the proper negative pressure at the rear part of airfoil.
The algorithm employed in the thesis is computer simulation. The software used is FLUENT 6.2Ò. Computer model of rotor and the screen are built up, and the rotor rotates under 375 rpm to simulate the motion of paper pulp sieve. Fine pulp flow out of the screen will be analyzed by FLUENTÒ. The result shows that helical screen mesh opening is more productive then straight mesh opening, and the best helical angle is 25°.
Most work done in this thesis is improving the paper sieve screen design. Future work might be improving the rotor design so that the rotor will regulate the pressure of waste paper pulp to be uniform from top to bottom in the sieve. The results of the improvement will be more fine pulp flowing out from screen top to bottom, cleaner screen opening, raise the productivity of conversion waste paper to fine paper pulp, and reduce the energy consumption.

目 錄
誌謝…………………………………………………………………Ⅰ
摘要…………………………………………………………………Ⅱ
Abstract……………………………………………………………Ⅲ
目錄…………………………………………………………………Ⅳ
圗目錄………………………………………………………………Ⅶ
表目錄………………………………………………………………Ⅸ
第一章 緒論……………………………………………‧………1
1.1 前言……………………………………………………………1
1.2 文獻回顧………………………………………………………2
1.3 研究動機及方法………………………………………………3
1.4 本文內容概要…………………………………………………5
第二章 FLUENT套裝介紹…………………………………………6
2.1 本模型假設條件………………………………………………6
2.2 FLUENT軟體介紹及解題程序…………………………………6
2.3 數值方法介紹…………………………………………………9
2.4 紊流模型介紹…………………………………………………10
2.5 非一致性格點(Non-Conformal Grid)介紹…………………12
2.5.1 非一致性格點計算………………………………‧‧……12
2.6 FLUENT 6.2 旋轉流場介紹與設定……………………………15
第三章 紙篩機轉子及篩框模型建構………………………………16
3.1 轉子及篩框之幾何模型建構…………………………………16
3.1.1 轉子幾何模型…………………………………………17
3.1.2 篩框幾何模型…………………………………………19
3.2 有限體積模型建立……………………………………………20
3.2.1 非一致性格點(Non-Conformal Grid)邊界設定……22
3.2.2 旋轉及非旋轉流場設定………………………………23
3.3 邊界條件設定 ………………………………………………23
第四章 結果分析……………………………………………………27
4.1 簡化模型分析…………………………………………………27
4.1.1 簡化模型流量分析……………………………………28
4.1.2 簡化模型在不同轉速下的流量分析…………………29
4.2 實際模型分析…………………………………………………30
4.2.1 實際模型流量分析……………………………………31
4.2.2 實際模型在 及 篩框在同高度下截面壓力分析32
第五章 結論及未來展望………………………………………………42
5.1結果討論………………………………………………………42
5.2未來展望及改進………………………………………………44
參考文獻………………………………………………………………46

[1] 永豐餘股份有限公司.“紙的發展過程與古代及現代造紙方法.”2006.
[2] 張淑萍.“炫風分離氣內氣象流場的分區數值模擬.”上海交通大學碩士論文.2001.
[3] Boysan F,Ayers W.H.Swithenbenk,J.“A Fundamental mathematical modeling approach to cyclone design.”Trans.Inst.Chen Engrs.1982.
[4] Dykowski T.,Williams,R.A.“Modelling turbulent flow within a small-diameter hydrocyclone.”1993.
[5] FLUENT Inc.“FLUENT 6.2 User’s Guide.”2006.
[6] 陳慶蔚.“廢紙處理設備的新進展(上).” China Pulp & Paper Industry,Vol.26,No.2,pp.41-45,Feb. 2005.
[7] 陳慶蔚.“廢紙處理設備的新進展(下).” China Pulp & Paper Industry,Vol.26,No.4,pp.38-43,Apr. 2005.
[8] 蔡孟修.“改良PISO算則應用寬頻元素法解二維不可壓縮流場之研究.”台灣大學機械工程研究所碩士論文.2002.
[9] 李明龍.“澆注過程之模式分析.”國立成功大學工程科學研究所碩士論文.2002.
[10] 邱正吉.“隔離病房內部動態氣流模擬分析.”國立台北科技大學冷凍空調工學研究所碩士論文.2004.
[11] Taha Taha,Z.F.“CFD modelling of slug flowinside square capillaries.”2005.
[12] Taha Taha,Z.F.“CFD modelling of slug flowin vertical Tubes.”2005.
[13] 鄭廷訓“渦輪分子真空幫浦的葉片分析.”國立屏東科技大學機械工程所碩士論文.2004.
[14] H.Tennekes.,J.L.Lumley.“A First Course in Turbulence.”1972.
[15] 林谷韋.“渦漩誘發振動之自然耦合現象的數值研究”國立清華大學工程與系統科學所碩士論文.2002.
[16] 王文杰“具可移動壁面之舉行容器內熔解熱傳現象之實驗研究”國立成功大學機械工程研究所碩士論文.1999.
[17] M.J. Baines.“Moving finite element,least squares, and finite volume approximations of steady and time-dependent PDEs in multidimensions.”Department of Mathematics.1999.
[18] 嚴介廷“自由液面流場之程式研發.”國立成功大學航空太空工程學系碩士論文.2002.
[19] Ai Van Tran.“Decreasing effluent loads through bleaching modification.”Water Reserch.2005.
[20] 周力行.陳文芳.林文漪.“紊流氣粒兩項流動和燃燒的理論與數值模擬.”科學出版社.1994.
[21] 陳清環.“應用固定化白腐菌處理硫酸鹽紙漿漂白廢水之研
究.”國立台灣大學森林學研究所碩士論文.2003.
[22] Antti Lemmetti, Kauko Leiviskä and Raimo Sutinen“Kappa number prediction based on cooking liquor measurements.”University of Oulu Control Engineering Laboratory Report A No.5.May 1998.
[23] Ajit Thakker, Fergal Hourigan1.“Computational fluid dynamics analysis of a 0.6 m, 0.6 hub-to-tip ratio impulse turbine with fixed guide vanes.” University of Limerick, Limerick, Ireland.2003.