造纸工业严重污染了生态环境。现在的处理方法大多是把污泥拉到其它地方，进行掩埋处理，既费时又费工。为了改善这种情况，我们可以采取燃烧处理法。造纸pi遗留物是污泥、纤维和一些碳氢化合物的混合物，有很高的燃点，我们可以把污泥进行压干处理，使污泥达到一定的干度，再加些燃油就可焚烧，既方便处理，又省事省力。实践表明，当污泥的干度达到40%以上时，即可燃烧；然而，目前对污泥的压干处理只能压干到20%左右，达不到燃烧的干点，这就需要我们设计生产出更大压力的机器。污泥挤干有两种方法：往复式、螺旋式。往复式属于间歇式运动，不利于产业化连续生产，故拟采用螺旋式，螺旋泵正好符合这个特点。

一、设计理论

1、工作原理

南方水泵厂螺旋泵是在螺旋密封的基础上设想演变而来的，它的主要部件是带有多头螺旋的转子和密封腔。当轴转动时，螺旋侧壁对黏性流体施加推进力，进行能量交换，使轴的旋转动能变换为黏性流体的压力能，获得一个泵送压头。

污泥压干螺旋泵的工作路线：

造纸产生的污泥浆→压干机的进口→旋转式螺杆增压器（边增压边滤水）→压干机出口→后污泥成型装置。把造纸产生的污泥浆通过压缩滤水，使污泥达到可燃的干度。

2、结构设计

1）东莞南方水泵分析污泥压干螺旋泵的结构

图2示出了螺旋泵的基本结构，主要有螺旋叶片、主轴、滤网以及外壳组成。进口由一个管道输送而来。

2）主要元件及其功能

(1)螺旋叶片：传递能量，产生足够大的压力。

(2)滤网：污泥压干螺旋泵要有效地压干污泥，除了产生巨大的压强，还要能把含的水分有效挤压排除出来，故采用网状结构。由于泵腔内压强很大，故需要滤网能承受巨大的应力，滤网的材质和设计形状很重要。

(3)清洗机构：污泥中含有大量的纤维，随着挤压水的流出，可能会携带一些纤维，会堵塞滤网的滤网目，及时清洗可以保证污泥中水分更易流出，提高挤压干度。

3、性能参数

1）介质特性

造纸的排污是污泥、纤维和一些碳氢化合物的混合物，具有一定的流动性，属于非牛顿流体。所以在压干过程中，污泥的输送属于层流。

2）螺旋转子尺寸图（图3)

3）螺旋转子的三维造型（图4)

螺旋转子是泵中能量的主要转换机构，也是泵的核心部分。这里给出螺旋转子的三维造型。叶片是嵌接在一个渐变径轴上，转子的外径不变，轴径递增。

二、内部流场模拟

1、模拟方法

广东南方水泵针对介质的特殊性质和实际运行情况，本研究采用层流模型，角速度w=960rad/min。边界条件：进口边界采用速度进口，假定进口是均匀进流，忽略流量进入不均；出口边界采用压力出口；由于螺旋表面、固体壁面上，满足速度无滑移条件，对于固壁附近的流动，采用标准壁面函数法确定；计算方法采用一阶迎风格式、SIMPLE算法。

2、网格划分

用Gambit软件对模型进行网格划分及边界条件的设定；采用非结构网格，分别对进口部分、螺旋部分以及出口部分进行网格划分，采用interface的方法对交接面混合，并用Tgrid软件对其合并，生成网格55682个。

三、南方水泵分析模拟结果

1、流场分析

图5为流场分布图，从图中可以看出，液流从入口流向出口，保证压干的污泥能通过叶片的挤压顺利输出；从进口1经3到4，液流随着轴径的变大，流速缓慢增大；在4到5处，由于叶片螺旋角的改变，导致流道的变窄，污泥作为非牛顿流体流动性又不是很好，导致5这一段流速变低，有可能产生流道的堵塞，设计时应考虑其叶片表面的光滑性；从5到6，叶片的螺旋角不再变化，液流又逐渐畅通，流速增大。

2、压力分布

东莞南方水泵从图6可以看出，压力从进口到出口是一个递增的过程，出口处压力巨大，足以把水从污泥中挤出；由于污泥是固液的混合物，里面充斥着大量的空气，对叶片可能有一定的破坏。

四、结论

压力分布是从进口到出口渐次增大，最大压力在出口部分，可达到16.8MPa；我们知道，榨油机挤压花生、大豆的压力大约为5~7MPa吒如此髙的压力足以把污泥中的水分榨干；有人做过试验，运用往复式机构挤压污泥，当压力到达约15.6MPa时，它的干度可以到达46.4%，往复式挤压它所受的压力是由外到内的，不利于水分的流出；而螺旋挤压分别可挤压各个部分的污泥，并与滤网连通，容易使水分流出，更有利于压干。故16MPa足以达到压干的要求。

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