沙九龍　王　晨　James Olson　張　輝

(1.南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京,210037；2.Pulp and Paper Center, University of British Columbia, Vancouver, V6T1Z4,Canada；3.南京林業(yè)大學(xué)江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京,210037)

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綜述

紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力及其在造紙工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

沙九龍1,2,3王晨1,2,3James Olson2張輝1,3,*

(1.南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京,210037；2.Pulp and Paper Center, University of British Columbia, Vancouver, V6T1Z4,Canada；3.南京林業(yè)大學(xué)江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京,210037)

紙漿纖維懸浮液是以纖維為固相的非均相混合物,屬多相流體。屈服應(yīng)力作為紙漿纖維懸浮液最重要的流變參數(shù)之一,在制漿造紙高效、節(jié)能、低耗的生產(chǎn)操作技術(shù)及裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面扮演著重要的角色。本文就紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的產(chǎn)生及其影響因素、測(cè)量方法及裝置進(jìn)行歸納和總結(jié)；在此基礎(chǔ)上,闡述了紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力在制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用,并對(duì)紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的進(jìn)一步研究及其在造紙工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用提出了思路。

制漿造紙；紙漿纖維懸浮液；流變特性；屈服應(yīng)力

制漿造紙工業(yè)是典型的流程工業(yè),從蒸煮工段一直到造紙機(jī)上的紙張成形,都涉及到不同濃度下紙漿纖維懸浮液的流動(dòng)過(guò)程。因此,為維持制漿造紙各操作單元的高效、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行，保證良好的半成品及產(chǎn)品品質(zhì),研發(fā)相關(guān)工段的先進(jìn)裝備,對(duì)紙漿纖維懸浮液的流變特性進(jìn)行研究與分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

影響紙漿纖維懸浮液流變特性的因素很多,包括紙漿的濃度、纖維自身的特性、纖維間的交織程度(纖維絮團(tuán))、紙漿中的添加劑,以及一些外部因素如pH值、溫度、剪切力和剪切時(shí)間等。這些因素的存在造成紙漿纖維懸浮液在剪切作用下流變特性的多變性和復(fù)雜性,給研究和測(cè)量紙漿的流變特性帶來(lái)困難[2]。目前,關(guān)于紙漿纖維懸浮液流變特性方面的研究已成為國(guó)內(nèi)外制漿造紙科研領(lǐng)域的重要課題。

屈服應(yīng)力作為紙漿纖維懸浮液最重要的流變參數(shù)之一,其在制漿造紙生產(chǎn)過(guò)程操作技術(shù)以及裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面扮演著重要的角色[3- 4]。在紙漿流變特性研究領(lǐng)域,關(guān)于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的研究頗多,且主要集中在測(cè)量方法上,而對(duì)于屈服應(yīng)力在制漿造紙過(guò)程操作和裝備設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用研究卻不多見(jiàn)[5]。

與國(guó)外本領(lǐng)域研究現(xiàn)狀相比,國(guó)內(nèi)在研究的廣度和深度,抑或通過(guò)紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)和核心造紙裝備的設(shè)計(jì)方面都還有較大的差距。為系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)和了解紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力及其在制漿造紙相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用,本文在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,歸納和總結(jié)了紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的產(chǎn)生及影響因素、測(cè)量方法和裝置，并闡述了其在制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用,旨在為制漿造紙工藝與裝備技術(shù)開(kāi)發(fā)的科研人員和廠商提供一定參考。

1　紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力

紙漿纖維懸浮液是以纖維作為固相的非均相混合物,屬多相流體。常用造紙纖維的平均長(zhǎng)度為1～3 mm,長(zhǎng)徑比約為60～100。當(dāng)紙漿纖維懸浮液達(dá)到一定的濃度時(shí),懸浮液中的纖維由于機(jī)械交織,會(huì)形成復(fù)雜的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即纖維絮團(tuán)。絮團(tuán)內(nèi)纖維間的交織纏繞會(huì)限制纖維的自由流動(dòng),同時(shí)使纖維網(wǎng)絡(luò)具備一定的抵抗外部剪切作用力的物理強(qiáng)度。為了使紙漿纖維懸浮液產(chǎn)生流動(dòng),需在紙漿外部施加一定的剪切力以破壞纖維間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即剪切力的大小要超過(guò)纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度稱為紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力[6]。

1.1集聚因子

對(duì)某一特定紙漿纖維懸浮液,纖維間的交織點(diǎn)數(shù)越多,則形成的纖維網(wǎng)絡(luò)越緊密,相應(yīng)的紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力越大。通常，用集聚因子N來(lái)描述紙漿懸浮液內(nèi)纖維交織的密集程度,數(shù)值N表示在懸浮液內(nèi)以單根纖維長(zhǎng)度為直徑的球形區(qū)域內(nèi)纖維的總數(shù)目[7],見(jiàn)式(1)。

(1)

其中,L為纖維長(zhǎng)度(m),d為纖維直徑(m),δ為纖維粗度(kg/m),Cv、Cm分別為紙漿纖維懸浮液的體積濃度與質(zhì)量濃度(%)。

在低濃條件下,紙漿中的空氣含量很低,可以將紙漿纖維懸浮液近似看作兩相流體,隨著漿濃的升高,紙漿中的空氣含量增加,此時(shí)的紙漿為含有纖維、水和氣體的多相流體。在氣體含量較高時(shí),通常會(huì)使用體積濃度Cv來(lái)替代質(zhì)量濃度Cm,兩者之間可以互相轉(zhuǎn)換[7]。

其中,ρf為纖維的密度(kg/m3)；Xw為纖維細(xì)胞壁內(nèi)的含水率(%)；ρw為水的密度(kg/m3)；VL為纖維細(xì)胞腔體積(m3/kg)；ρb為紙漿纖維懸浮液的密度(kg/m3)。

早在1950年,Mason[8]將集聚因子N=1時(shí)的紙漿濃度定義為臨界濃度,在臨界濃度以下,紙漿懸浮液中的纖維是自由運(yùn)動(dòng)的,纖維之間并未產(chǎn)生機(jī)械交織,因而懸浮液中不存在網(wǎng)絡(luò)絮團(tuán)。20世紀(jì)90年代,Kerekes等人[7]利用圖像分析技術(shù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)集聚因子N=60時(shí),單根纖維不再自由運(yùn)動(dòng),纖維交織在一起形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),紙漿纖維懸浮液具有明顯的屈服應(yīng)力；通過(guò)纖維自鎖理論可以得出,此時(shí)單根纖維長(zhǎng)度上的交織點(diǎn)數(shù)為3。Martinez等人[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)N=16時(shí),紙漿懸浮液中纖維開(kāi)始發(fā)生交織,纖維絮團(tuán)開(kāi)始形成,但此時(shí)的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定；當(dāng)集聚因子N<16時(shí),懸浮液中的纖維十分稀疏,不存在纖維網(wǎng)絡(luò)。因此,Martinez將N=16定義為膠凝集聚因子,換而言之,當(dāng)N>16時(shí),紙漿纖維懸浮液存在屈服應(yīng)力。

1.2屈服應(yīng)力的研究現(xiàn)狀

纖維絮團(tuán)的存在影響著紙漿纖維懸浮液的流變特性,纖維網(wǎng)絡(luò)的纏繞交織使得紙漿纖維懸浮液呈現(xiàn)屈服效應(yīng)。自20世紀(jì)80年代以來(lái),一些學(xué)者和科研人員一直致力于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力方面的研究。

1981年,Gullichsen等人[10]利用轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)量了低濃紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力和流變曲線；Kerekes等人[11]在前人研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)據(jù)分析,得出紙漿纖維懸浮液在中低濃度下的屈服應(yīng)力與紙漿濃度的關(guān)系式,見(jiàn)式(2)。

(2)

其中,τy是屈服應(yīng)力(Pa),a和b是與纖維特性相關(guān)的常數(shù)。1990年,Bennington等人[6]通過(guò)轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)量木漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力,得出a和b的取值范圍分別在1.18～24.5和1.25～3.02。基于纖維網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度理論,Bennington還建立了屈服應(yīng)力與纖維長(zhǎng)寬比、彈性模量間的定量關(guān)系。

(3)

其中,E是彈性模量(Pa),A是纖維長(zhǎng)寬比,c為與纖維特性相關(guān)的常數(shù)。為了研究纖維特性對(duì)屈服應(yīng)力的影響,Wikstr?m等人[12]利用轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)試了紙漿在不同工藝條件下的屈服應(yīng)力,結(jié)果顯示屈服應(yīng)力會(huì)隨漿濃、卡伯值、纖維長(zhǎng)度和pH值的提高而增大,而隨溫度的升高而降低。并且,Wikstr?m在式(3)的基礎(chǔ)上考慮了纖維的挺度,引入了纖維的慣性動(dòng)量,得到：

(4)

其中,D為纖維內(nèi)徑(m),d為纖維外徑(m)。Andersson等人[13]考慮纖維的吸附力和彎曲力等機(jī)械作用力,建立了纖維懸浮液的屈服應(yīng)力與機(jī)械作用力間的定量關(guān)系,結(jié)果顯示屈服應(yīng)力與纖維間的吸附力呈平方關(guān)系；利用纖維的黏彈特性,Swerin等人[14]和Damani等人[15]采用平板流變儀靜態(tài)測(cè)量了紙漿纖維懸浮液的黏彈性模量,間接得出漂白化學(xué)漿的屈服應(yīng)力,但測(cè)量結(jié)果與Bennington等人的測(cè)量值相差較大。Chen等人[16]運(yùn)用轉(zhuǎn)子剪切實(shí)驗(yàn)對(duì)麥草漿進(jìn)行中濃流體化實(shí)驗(yàn),測(cè)量了中濃草類纖維懸浮液的屈服應(yīng)力,結(jié)果表明，屈服應(yīng)力與漿濃之間依然滿足指數(shù)函數(shù)關(guān)系。Dalpke等人[17]測(cè)量了不同制漿方法得到的紙漿的屈服應(yīng)力,結(jié)果顯示，屈服應(yīng)力與纖維長(zhǎng)度的平方成正比關(guān)系。TATSUMI等人[18]用平行板流變儀測(cè)定了3%質(zhì)量濃度以下的纖維素纖維懸浮液的黏彈特性,分析漿濃、纖維形狀參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)模量和屈服應(yīng)力的影響,建立漿濃和存儲(chǔ)模量、屈服應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系；Ventura等人[19]利用塞爾型流變儀研究了紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力隨纖維長(zhǎng)度、漿濃和溫度之間的變化關(guān)系,測(cè)量結(jié)果與Wikstr?m等人的研究結(jié)論一致。Derakhshandeh等人[20]運(yùn)用超聲多普勒測(cè)速儀結(jié)合旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)量了商品木漿在0.5%～5.0%質(zhì)量濃度下的屈服應(yīng)力,結(jié)果顯示屈服應(yīng)力隨pH值的提高而增大,且pH值對(duì)化學(xué)漿屈服應(yīng)力的影響程度較機(jī)械漿大。Sha等人[21]在此基礎(chǔ)上利用相同的測(cè)量裝置研究機(jī)械處理對(duì)紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的影響,研究發(fā)現(xiàn)，纖維表面的細(xì)纖維化以及纖維的翹曲對(duì)紙漿屈服應(yīng)力的影響很大,屈服應(yīng)力與紙漿游離度間呈非線性變化關(guān)系。為了研究纖維平均長(zhǎng)度和粗度對(duì)屈服應(yīng)力的影響,Martinez等人[22]建立了屈服應(yīng)力與集聚因子之間的函數(shù)關(guān)系式,見(jiàn)式(5)。

τy=α(N-Ngel)β

(5)

其中,Ngel是膠凝集聚因子,即Ngel=16,α和β是與纖維特性相關(guān)的常數(shù)。研究結(jié)果得出β=2.3。Farnood等人[23]通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出類似的結(jié)論,他們發(fā)現(xiàn)，紙漿的屈服應(yīng)力與其濃度的平方成正比關(guān)系。Sha等人[24]通過(guò)多普勒測(cè)速儀結(jié)合轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)量不同纖維配比下的木漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力；結(jié)果顯示，混合纖維懸浮液的屈服應(yīng)力隨著長(zhǎng)纖維配比的增加而線性增大。

當(dāng)紙漿質(zhì)量濃度Cm>8%時(shí),纖維懸浮液中將充斥大量的空氣,為此,Pettersson等人[25]研究了高濃紙漿纖維懸浮液中空氣含量對(duì)屈服應(yīng)力的影響,見(jiàn)式(6)。

(6)

其中,Φ是紙漿中氣體的體積分?jǐn)?shù),a,b和c是與纖維特性相關(guān)的常數(shù)。

2　紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的測(cè)定方法

紙漿纖維懸浮液屬于多相流體,纖維絮團(tuán)作為離散相,其尺寸大小約為1～3 cm[2]。商業(yè)流變儀主要采用平板和庫(kù)艾特式的結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子和定子間的間隙很小,通常在1 cm以下[26-27]。由于間隙過(guò)小,在測(cè)量紙漿纖維懸浮液的流變特性時(shí),纖維絮團(tuán)的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)受到限制,同時(shí)也會(huì)造成纖維的阻塞。此外,在低剪切速率下,由于轉(zhuǎn)子表面十分光滑,紙漿纖維懸浮液會(huì)在轉(zhuǎn)子的外圍形成一層很薄的水膜,此時(shí)的測(cè)量結(jié)果無(wú)法表征紙漿纖維懸浮液的實(shí)際特性,這種現(xiàn)象被稱為“壁面滑移”[2,26]。因此,為了更好地反映紙漿纖維懸浮液的實(shí)際流變特性,需要采用特殊的測(cè)量裝置和測(cè)量方法。

2.1測(cè)量裝置

2.1.1改進(jìn)型轉(zhuǎn)子流變儀

為了消弱壁面滑移的影響,Swerin等人[14]和Damani等人[15]在流變儀轉(zhuǎn)子的表面涂覆一層砂粒,使得轉(zhuǎn)子表面的粗糙度超過(guò)轉(zhuǎn)子壁面水膜的厚度,同時(shí),將轉(zhuǎn)子與定子的間隙調(diào)整為10 mm,可有效減弱纖維絮團(tuán)的沉積和阻塞；減弱滑移效應(yīng)的另一種方法是改進(jìn)流變儀轉(zhuǎn)子和槽體的結(jié)構(gòu),Gullichsen等人[10]和Bennington等人[6]采用槳葉式的轉(zhuǎn)子,并且在測(cè)量槽體內(nèi)部設(shè)置檔條來(lái)減弱滑移效應(yīng),如圖1所示。

圖1　槳葉式轉(zhuǎn)子及改進(jìn)后的槽體

2.1.2管道流變儀

與靜態(tài)測(cè)量紙漿的屈服應(yīng)力不同,為了更加接近紙漿纖維懸浮液在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際流動(dòng)狀況,可以根據(jù)紙漿纖維懸浮液在管路中的流態(tài)和速度分布動(dòng)態(tài)計(jì)算屈服應(yīng)力[20]。紙漿纖維懸浮液在管道中流動(dòng)時(shí),隨著流速的不斷增大,紙漿纖維懸浮液的流態(tài)會(huì)由初始的塞流逐漸過(guò)渡到湍流狀態(tài)。在塞流狀態(tài)下,可將管路中紙漿纖維懸浮液的流動(dòng)區(qū)域分為2部分：在緊靠管壁的環(huán)流區(qū)域,管壁剪切應(yīng)力較大,這個(gè)區(qū)域的紙漿呈黏性流動(dòng)狀態(tài)；環(huán)流區(qū)以內(nèi)的塞流區(qū),纖維塞體處于整體流動(dòng)狀態(tài),纖維間很少存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)[28-29]。在紙漿塞流流動(dòng)狀態(tài)下,通過(guò)測(cè)量纖維塞體的尺寸可以間接測(cè)量紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力。

2.2測(cè)量方法

2.2.1振蕩剪切法

利用改進(jìn)后的流變儀測(cè)量紙漿纖維懸浮液的黏彈特性,可以得到紙漿纖維懸浮液的存儲(chǔ)模量和耗能模量,如圖2所示,此時(shí)紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力為存儲(chǔ)模量下降時(shí)的臨界剪切應(yīng)變與對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)模量的乘積[14-15]。

2.2.2剪切強(qiáng)度法

利用槳葉式流變儀,采用控制剪切應(yīng)變的模式,得到紙漿纖維懸浮液的剪切應(yīng)力隨時(shí)間變化的曲線,屈服應(yīng)力通過(guò)剪切應(yīng)力在時(shí)間域的最大值來(lái)表征[6]。

圖2　紙漿纖維懸浮液的耗能模量和存儲(chǔ)模量曲線

圖3　紙漿瞬態(tài)黏度η隨剪切應(yīng)力σ變化的動(dòng)態(tài)曲線

圖4　低剪切速率下紙漿纖維懸浮液的剪切區(qū)域分布

2.2.3瞬態(tài)黏度法

利用槳葉式流變儀,采用控制剪切應(yīng)力的模式,測(cè)量紙漿纖維懸浮液的瞬態(tài)黏度隨剪切應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)曲線,如圖3所示。圖3中瞬態(tài)黏度達(dá)到最大值時(shí)的剪切應(yīng)力即為屈服應(yīng)力[20]。

2.2.4流變曲線回歸法

通過(guò)測(cè)量紙漿纖維懸浮液流變曲線,即剪切應(yīng)力-剪切速率曲線,采用Herschel-Bulkley本構(gòu)方程[1]描述紙漿纖維懸浮液在層流狀態(tài)下的流變特性,并進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸得到相應(yīng)的流變參數(shù),可得到紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力。

2.2.5蠕變測(cè)試法

蠕變測(cè)試通過(guò)測(cè)量紙漿纖維懸浮液在不同剪切應(yīng)力梯度下的黏度(或剪切速率)響應(yīng)曲線來(lái)估算屈服應(yīng)力,當(dāng)施加的外部剪切應(yīng)力接近紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力時(shí),紙漿纖維懸浮液的黏度(或剪切速率)曲線會(huì)出現(xiàn)分叉現(xiàn)象[30],產(chǎn)生分叉的黏度曲線所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力值即可近似作為紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力。

2.2.6其他方法

對(duì)于大間隙的槳葉式流變儀,在低剪切速率下,紙漿纖維懸浮液會(huì)在流變儀槽體內(nèi)形成2個(gè)區(qū)域,即剪切區(qū)和未剪切區(qū)(滯流區(qū)),如圖4所示,Derakhshandeh等人[20]利用UDV(超聲多普勒測(cè)速儀)測(cè)量紙漿纖維懸浮液剪切域屈服半徑Ry，間接計(jì)算屈服應(yīng)力。對(duì)于槳葉轉(zhuǎn)子半徑為R1(m)、高度為h(m)、槽體半徑為R2(m)的流變儀,通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩M(N·m)和屈服半徑Ry(m),并利用式(7)可計(jì)算紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力。

(7)

對(duì)管道流變儀來(lái)說(shuō),在半徑R(m)、長(zhǎng)度L(m)的管路中,紙漿纖維懸浮液處于塞流狀態(tài)時(shí),若已知紙漿流動(dòng)過(guò)程中塞體的半徑R0(m),則紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力可由此段管路的壓降ΔP(Pa)計(jì)算得出。

(8)

基于上述測(cè)量原理,Nikbakht等人[31]和Laven-son等人[32]分別利用UDV(超聲多普勒測(cè)速儀)和MRI(核磁共振成像儀)測(cè)量了紙漿纖維和玉米秸稈纖維懸浮液在管路中的塞體直徑,進(jìn)而得出懸浮液的屈服應(yīng)力。目前,這種非接觸式的在線測(cè)量方法越來(lái)越受到科研和工程技術(shù)人員的青睞。

3　紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

研究和測(cè)量紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力不僅可為制漿造紙生產(chǎn)過(guò)程提供理論指導(dǎo),對(duì)于制漿造紙過(guò)程裝備的研發(fā)和應(yīng)用亦具有重要的意義。目前,關(guān)于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力在制漿造紙工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面。

3.1紙漿管路

制漿造紙生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)涉及到不同濃度下紙漿纖維懸浮液的泵送和輸運(yùn),而紙漿纖維懸浮液在流動(dòng)過(guò)程中的壓頭損失是設(shè)計(jì)和優(yōu)化紙漿管路系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)[33]。早在20世紀(jì)70年代,Moller[34]首次利用屈服應(yīng)力進(jìn)行無(wú)量綱分析,推演出紙漿在管路中流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù),并且測(cè)量出紙漿在不同雷諾數(shù)下的管路摩擦因子,簡(jiǎn)化了紙漿管路壓頭損失的計(jì)算過(guò)程。該雷諾數(shù)可由式(9)計(jì)算得到。

(9)

式中，ρ和μ表示水的密度(kg/m3)和黏度(Pa·s),U和D分別表示紙漿的流速(m/s)和管路直徑(m)。

Scanpump[35]公司在Moller[36]科研成果的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了紙漿管路壓頭損失計(jì)算手冊(cè),為合理設(shè)計(jì)和選用紙漿管路系統(tǒng)提供了依據(jù)。Moller[36]發(fā)現(xiàn),在不改變其他實(shí)驗(yàn)條件的情況下,紙漿纖維懸浮液在管路中的流速升高到某一臨界值Uc時(shí),紙漿纖維懸浮液的壓頭損失會(huì)接近純水的壓頭損失,當(dāng)流速超過(guò)Uc時(shí),紙漿纖維懸浮液的壓頭損失會(huì)小于水,這是紙漿流送過(guò)程特有的減阻現(xiàn)象。此外,Moller還歸納出紙漿纖維懸浮液發(fā)生流動(dòng)減阻的臨界條件,即Re=2。因此,結(jié)合紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力值,可以反推出臨界流速的大小,進(jìn)而為減阻輸運(yùn)紙漿纖維懸浮液提供理論依據(jù)。

3.2紙漿混合

漿濃在臨界濃度以上,紙漿纖維懸浮液是具有屈服應(yīng)力的非牛頓流體。在混合操作過(guò)程中,攪拌槳外圍區(qū)域內(nèi)的紙漿會(huì)吸收葉輪傳遞的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)量而處于流動(dòng)混合狀態(tài),這個(gè)區(qū)域稱為葉輪洞穴。而洞穴外部區(qū)域的紙漿則處于滯流狀態(tài),這部分區(qū)域稱為混合死區(qū)。為保證良好的混合效果,生產(chǎn)中應(yīng)合理調(diào)節(jié)葉輪的轉(zhuǎn)速,以保證足夠的葉輪洞穴尺寸,同時(shí)避免葉輪轉(zhuǎn)速過(guò)高產(chǎn)生無(wú)用攪拌的能耗。為此,一些研究者根據(jù)生產(chǎn)需要嘗試建立數(shù)學(xué)模型用于預(yù)測(cè)葉輪洞穴的尺寸。Solomon等人[37]根據(jù)洞穴邊界表面的剪切應(yīng)力等于流體屈服應(yīng)力，建立了洞穴球體模型,見(jiàn)式(10)。

(10)

式中,Dc為洞穴半徑(m),D為葉輪半徑(m),ρ為紙漿纖維懸浮液密度(kg/m3)，N為葉輪轉(zhuǎn)速(r/min),P0為攪拌葉輪的功率準(zhǔn)數(shù),τy為紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力(Pa)。

Amanullah等人[38]認(rèn)為，軸流式攪拌槳傳遞到洞穴邊界表面的力是切向力和軸向力的合力,并對(duì)上述洞穴球體模型進(jìn)行了改進(jìn)。Hui等人[39]在Amanullah的基礎(chǔ)上考慮了漿槽壁面的作用,建立了洞穴柱體模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出,柱體模型預(yù)測(cè)的葉輪洞穴尺寸與實(shí)際尺寸的誤差在13%以內(nèi)。

3.3紙漿流態(tài)化

紙漿纖維懸浮液在臨界濃度以上時(shí)表現(xiàn)出屈服效應(yīng),為了泵送中濃紙漿纖維懸浮液,就必須對(duì)纖維網(wǎng)絡(luò)施加足夠的剪切應(yīng)力,使纖維網(wǎng)絡(luò)完全分散,從而使中濃紙漿流態(tài)化,具有流動(dòng)特性[28]。紙漿纖維懸浮液的流態(tài)化可包含2種尺度規(guī)模,即絮團(tuán)尺度和纖維尺度,2種流態(tài)化尺度分別表征絮團(tuán)間的自由流動(dòng)和纖維間的自由流動(dòng)。對(duì)于中濃紙漿,僅需達(dá)到絮團(tuán)尺度的流態(tài)化即可同低濃紙漿一樣用離心泵進(jìn)行輸送[2,5]。早在20世紀(jì)80年代,Wahren[40]用單位體積紙漿所消耗能量的大小(W/m3)來(lái)定量描述紙漿初始流態(tài)化的條件,即：

(11)

其中,εF為紙漿初始流態(tài)化時(shí)的能量耗散因子,τy是紙漿懸浮液的屈服應(yīng)力(Pa),μ為水的黏度(Pa·s)。

Bennington等人[41]在Wahren基礎(chǔ)上運(yùn)用紙漿懸浮液的表觀黏度得出εF與漿濃Cm之間的數(shù)量關(guān)系式,即：

(12)

在中濃漿泵和混合器方面,陳奇峰等人[42]根據(jù)紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力設(shè)計(jì)了中濃紙漿泵的湍流發(fā)生器,陳克復(fù)[28]根據(jù)中濃紙漿的流態(tài)化原理設(shè)計(jì)出中濃紙漿混合器。

3.4紙張成形

紙張成形是造紙過(guò)程的重要組成部分,通過(guò)紙漿在網(wǎng)上濾水成形,將紙料抄造成為濕紙幅。因此,為了保證良好的紙張質(zhì)量,紙漿在網(wǎng)部應(yīng)均勻分散,使紙張全幅的定量、厚度和勻度等均勻一致。Martinez等人[9]發(fā)現(xiàn),當(dāng)集聚因子N<16時(shí),纖維是自由運(yùn)動(dòng)的；而集聚因子N>16時(shí),纖維的運(yùn)動(dòng)由于纖維間的交織纏繞而受到影響,紙張成形質(zhì)量逐漸降低。為了達(dá)到理想的成形效果,Martinez等人[22]對(duì)紙機(jī)成形部的紙幅進(jìn)行取樣研究,得到流漿箱上網(wǎng)濃度的閾值,即N>16時(shí)：

(13)

3.5紙漿纖維懸浮液的計(jì)算流體學(xué)模擬與仿真

近年來(lái),隨著大容量高速計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,利用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)對(duì)紙漿纖維懸浮液的流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和模擬得以快速發(fā)展[43- 44]。由于紙漿流動(dòng)的復(fù)雜性,通常需要借助合適的理論假設(shè)和流動(dòng)模型。當(dāng)紙漿處于層流狀態(tài)時(shí),常用改良的Herschel-Bulkley模型作為本構(gòu)方程表征紙漿的非牛頓流體特性[45- 46],見(jiàn)式(14)：

(14)

4　紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的研究與應(yīng)用展望

關(guān)于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的研究是一項(xiàng)復(fù)雜而工程意義顯著的工作,無(wú)論在基礎(chǔ)理論研究方面,還是在造紙工藝過(guò)程優(yōu)化、相關(guān)設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面,都具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。盡管目前關(guān)于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的研究頗多,但筆者認(rèn)為在以下方面仍需繼續(xù)深入探討。

4.1紙漿纖維的物理特性方面的研究

(1)結(jié)合我國(guó)國(guó)情和造紙?jiān)鲜褂矛F(xiàn)狀,研究比較非木材纖維原料以及廢紙纖維原料的紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力。

(2)探索紙漿纖維的長(zhǎng)度分布、纖維長(zhǎng)徑比對(duì)紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的影響。目前進(jìn)行的相關(guān)研究主要是針對(duì)纖維數(shù)均長(zhǎng)度和平均長(zhǎng)徑比對(duì)屈服應(yīng)力的影響,并未考慮纖維尺寸分布狀況,因此研究尺寸分布更加均一的紙漿纖維的屈服應(yīng)力能夠進(jìn)一步了解纖維尺寸對(duì)屈服應(yīng)力的影響程度。

(3)紙漿中的細(xì)小纖維會(huì)影響纖維的交織和濾水性能,而挺度反映了纖維的彈性,二者對(duì)紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的影響還需進(jìn)一步的研究。

4.2屈服應(yīng)力的測(cè)量方法和裝置方面的研究

由于紙漿纖維流變特性復(fù)雜多變,不論是科研實(shí)驗(yàn)還是工業(yè)生產(chǎn),都迫切需要更加簡(jiǎn)便快捷和精確的測(cè)量紙漿屈服應(yīng)力的方法和測(cè)量裝置,滿足經(jīng)濟(jì)、高效和實(shí)用性的要求,最終規(guī)范化并形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3屈服應(yīng)力在造紙相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

4.3.1紙漿流送方面的研究

減阻劑是一種高分子聚合物的化學(xué)制品,能減少液體在管道內(nèi)湍流流動(dòng)時(shí)的摩阻。造紙工業(yè)中常用的減阻劑有聚丙烯酰胺和羧甲基纖維素,二者對(duì)紙漿泵送、篩選和凈化具有明顯的節(jié)能作用[47]；但其對(duì)紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的影響卻鮮有研究,因此探索減阻劑對(duì)屈服應(yīng)力的影響并研究其機(jī)理可為改變紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力提供參考。

4.3.2碎漿及攪拌過(guò)程中轉(zhuǎn)子能效優(yōu)化的研究

探索研究不同轉(zhuǎn)子在不同工藝條件(紙漿種類、濃度)下的功率準(zhǔn)數(shù)-屈服應(yīng)力雷諾數(shù)曲線,可為轉(zhuǎn)子選型,攪拌過(guò)程優(yōu)化節(jié)能,以及根據(jù)雷諾相似準(zhǔn)則進(jìn)行放大中試操作等方面提供理論依據(jù)。

4.3.3篩選和凈化方面的應(yīng)用研究

探索研究紙漿纖維在其他具有屈服應(yīng)力流體中的離心分離狀況,可將長(zhǎng)度和長(zhǎng)徑比不同的纖維分離開(kāi)來(lái),以此可開(kāi)發(fā)新型的纖維分級(jí)裝備；研究雜質(zhì)在紙漿懸浮液中的分離阻力系數(shù)隨屈服應(yīng)力的變化曲線,可為改善和提升凈化能效提供理論依據(jù)。

4.3.4紙張成形方面的應(yīng)用研究

探索研究夾網(wǎng)成形以及填料、化學(xué)助劑等濕部非纖維添加物的種類及含量對(duì)紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的影響,可為紙機(jī)濕部的穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

4.4其他方面

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,資源、環(huán)境和能源等問(wèn)題已成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。因此,尋找低成本、綠色環(huán)保、可再生的資源成為世界各國(guó)的重點(diǎn)研究方向。其中,以木材纖維為原料生產(chǎn)和制備微纖化纖維和納米纖維具有良好的發(fā)展前景[48]。而生產(chǎn)和應(yīng)用納米纖維仍需將其配制成纖維懸浮液,因此對(duì)納米纖維懸浮液的屈服應(yīng)力進(jìn)行前瞻性研究符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要；其次,利用納米纖維素配制紙張表面高級(jí)涂料或3D打印等功能性材料過(guò)程中也需要了解其流變過(guò)程,科研人員需持續(xù)關(guān)注這些方面的研究動(dòng)態(tài)。

5　結(jié)束語(yǔ)

紙漿纖維懸浮液是以纖維作為固相的非均相混合物,屬多相流體。纖維絮團(tuán)的存在使紙漿纖維懸浮液呈現(xiàn)屈服效應(yīng)。根據(jù)紙漿的屈服應(yīng)力可為管路優(yōu)化、紙漿混合與泵送、紙張成形以及計(jì)算機(jī)流體仿真提供理論依據(jù)。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的研究主要集中在3個(gè)方面：①紙漿纖維物理特性及一些外部因素如溫度、pH值和剪切作用對(duì)屈服應(yīng)力的影響；②紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的測(cè)量方法和測(cè)量裝置；③紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力在造紙工業(yè)中的應(yīng)用。

在紙漿流變特性領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)關(guān)于紙漿纖維懸浮液屈服應(yīng)力的研究甚少,國(guó)內(nèi)在研究的深度和廣度,以及利用紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)和核心裝備的開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外造紙工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。

在有關(guān)紙漿纖維原料、纖維尺寸分布和細(xì)小纖維含量、填料和化學(xué)助劑等添加物的種類及含量等因素對(duì)屈服應(yīng)力的影響方面,新型快捷高效的屈服應(yīng)力測(cè)量方法和裝置方面,以及屈服應(yīng)力在紙漿減阻流送、轉(zhuǎn)子優(yōu)化、新型篩選和凈化裝置與工藝、紙張成形和纖維素類納米材料等領(lǐng)域的應(yīng)用方面還需不斷研究和探索。

[1]BousfieldDW.RHEOLOGICALISSUESINTHEPAPERINDUSTRY[OL]. [2015- 04-19].http://www.bsr.org.uk/rheology-reviews/RheologyReviews/rheology-in-paper-industry-Bousfield.pdf.

[2]Derakhshandeh B, Kerekes R J, Hatzikiriakos S G, et al. Rheology of pulp fibre suspensions: A critical review[J]. Chemical Engineering Science, 2011, 66(15): 3460.

[3]Dumont G A, Ein-Mozaffari F, Bennington C P J. Suspension yield stress and the dynamic response of agitated pulp chests[J]. Chemical Engineering Science, 2005, 60(8): 2399.

[4]Olson J A, Delfel S, Ollivier-Gooch C, et al. COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS IN THE PULP AND PAPER INDUSTRY-THE DESIGN OF A HIGH PERFORMANCE PULP SCREEN ROTOR[C]//Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries. Melbourne, Australia, 2005.

[5]Kerekes R J. Rheology of fibre suspensions in papermaking: an overview of recent research[J]. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2006, 21(5): 598.

[6]Bennington C P J, Kerekes R J, Grace J R. The yield stress of fibre suspensions[J]. Canadian Journal of Chemical Engineering, 1990, 68(10): 748.

[7]Kerekes R J, Schell C J. Characterization of fibre flocculation by a crowding factor[J]. Journal of Pulp and Paper Science, 1992, 18(1): 32.

[8]Mason S G. The motion of fibres in flowing fluids[J]. Pulp and Paper Canada Magazine, 1950, 51(5): 93.

[9]Martinez D M, Buckley K, Lindstrom A, et al. Characterizing the mobility of papermaking fibres during sedimentation[C]//The Science of Papermaking 12th Fundamental Research Symposium. Oxford, 2001.

[10]Gullichsen J, Harkonen E. Medium Consistency Technology[J]. TAPPI Journal, 1981, 64(6): 692.

[11]Kerekes R J, Soszynski R M, Doo P A T. The flocculation of pulp fibres[C]//Papermaking Raw Materials, Proc. Fundamental Res. Symp. London, 1985.

[12]Wikstr?m T, Rasmuson A. Yield stress of pulp suspensions: the influence of fibre properties and processing conditions[J]. Nordic Pulp Paper Resource Journal, 1998, 13(3): 243.

[13]Andersson S R, Rasmuson, A. The network strength of non-flocculated fibre suspensions[J]. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 1999, 14(1): 61.

[14]Swerin A, Powell R L, Odberg L. Linear and nonlinear dynamic viscoelasiticity of pulp fibre suspensions[J]. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 1992, 7 (3): 126.

[15]Damani R, Powell R L, Hagen N. Viscoelastic characterization of medium consistency pulp suspensions[J]. Canadian Journal of Chemical Engineering, 1993, 71 (5): 676.

[16]Chen Ke-fu, Chen Shu-mei. The determination of the critical shear stress for fluidization of medium consistency suspensions of straw pulps[J]. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 1991, 6(1): 20.

[17]Dalpke B, Kerekes R J. The influence of fibre properties on the apparent yield stress of flocculated pulp suspensions[J]. Journal of Pulp and Paper Science, 2005, 31(1): 39.

[18]TATSUMI D, ISHIOKA S, MATSUMOTO T. Effect of Fiber Concentration and Axial Ratio on the Rheological Properties of Cellulose Fiber Suspensions[J]. Journal of the Society of Rheology, 2002, 30(1): 27.

[19]Ventura C, Blanco A, Negro C, et al. Modeling pulp fiber suspension rheology[J]. TAPPI Journal, 2007, 6(7): 17.

[20]Derakhshandeh B, Hatzikiriakos S G, Benningto C P J. Rheology of pulp suspensions using ultrasonic Doppler velocimetry[J]. Rheologica Acta, 2010, 49(11/12): 1127.

[21]Sha J, Nikbakht A, Wang C, et al. The effect of consistency and freeness on the yield stress of chemical pulp fiber suspensions[J]. Bioresources, 2015, 10(3): 4287.

[22]Martinez D M, Kiiskinen H, Ahlman A K, et al. On the mobility of flowing papermaking suspensions and its relationship to formation[J]. Journal of Pulp and Paper Science, 2003, 29(10): 341.

[23]Farnood R R, Loewen S R, Dodson C T J. Estimation of intra-floc forces[J]. Appita, 1994,47(5): 391.

[24]Sha J, Sudipta M, Nikbakht A, et al. The effect of blending ratio and crowding number on the yield stress of mixed hardwood and softwood pulp fiber suspensions[J]. Nordic Pulp Paper Research Journal, 2015, 30(4): 634.

[25]Pettersson J, Rasmuson A. The yield stress of gas/liquid/fibre suspensions[J]. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2004, 82(6): 1313.

[26]Cullen P J, O’donnell C P, Hou?ka M. Rotational rheometry using complex geometries—A review[J]. Journal of Texture Studies, 2003, 34(1): 1.

[27]Estellé, Patrice, Christophe Lanos. Shear flow curve in mixing systems—a simplified approach[J]. Chemical Engineering Science, 2008, 63(24): 5887.

[28]陳克復(fù). 中高濃制漿造紙技術(shù)的理論與實(shí)踐[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2007.

[29]陳克復(fù), 趙學(xué)發(fā), 盧曉江. 用廣義雷諾數(shù)判別纖維懸浮液的流動(dòng)類型和湍流程度[J]. 中國(guó)造紙學(xué)報(bào), 1992, 7(1): 80.

[30]Coussot P, Nguyen Q D, Huynh H T, et al. Viscosity bifurcation in thixotropic, yielding fluids[J]. Journal of Rheology (1978-present), 2002, 46(3): 573.

[31]Nikbakht A, Madani A, Olson J A, et al. Fibre suspensions in Hagen—Poiseuille flow: transition from laminar plug flow to turbulence[J]. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2014, 212: 28.

[32]Lavenson D M, Tozzi E J, Mccarthy M J, et al. Yield stress of pretreated corn stover suspensions using magnetic resonance imaging[J]. Biotechnology and Bioengineering, 2011, 108(10): 2312.

[33]沙九龍, 王晨, 張輝. 基于資金時(shí)間價(jià)值的紙漿管路經(jīng)濟(jì)管徑的算法[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2012, 36(5): 141.

[34]Moller K A. Correlation of Pipe Friction Data for Paper Pulp Suspensions[J]. Ind Eng Chem Process Des Dev, 1976(1): 16.

[35]Scanpump. PAPER STOCK FLOW—The Calculation of Friction Loss and Pump Performance[OL]. [2015- 04- 20]. http://www.docin.com/p-1704716357.html.

[36]Moller K, Elmqvist G. Head losses in pipe bends and fittings[J]. TAPPI Journal, 1980, 63(3): 101.

[37]Solomon J, Elson T P, Nienow A W, et al. Cavern sizes in agitated fluids with a yield stress[J]. Chemical Engineering Communications, 1981, 11(1/3): 143.

[38]Amanullah A, Nienow A W, Hjorth S A. A new mathematical model to predict cavern diameters in highly shear thinning, power law li-quids using axial flow impellers[J]. Chemical Engineering Science, 1998, 53(97): 455.

[39]Hui L K, Bennington C P J, Dumont G A. Cavern formation in pulp suspensions using side-entering axial-flow impellers[J]. Chemical Engineering Science, 2009, 64(3): 509.

[40]Wahren D. Fiber network structures in papermaking operations[C]//Proceedings of the Conference on Paper Science and Technology. Atlanta, 1980.

[41]Bennington C P J, Kerekes R J. Power requirements for pulp suspension fluidization[J]. TAPPI Journal, 1996, 79 (2): 253.

[42]陳奇峰, 陳克復(fù), 楊仁黨. 基于CFD方法優(yōu)化離心式中濃泵湍流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)研究[J]. 中國(guó)造紙, 2006, 25(10)： 25.

[43]付平樂(lè), 陳克復(fù), 劉煥彬. 纖維懸浮液圓管內(nèi)二相流動(dòng)數(shù)學(xué)模型的探討[J]. 中國(guó)造紙學(xué)報(bào), 1998, 13(S1): 57.

[44]陳永利, 張健, 張輝. 基于FLUENT的壓力縫篩波紋形狀的改進(jìn)機(jī)制[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2012, 36(6): 105.

[45]Saeed S, Ein-Mozaffari F, Upreti S R. Using Computational Fluid Dynamics to Study the Dynamic Behavior of the Continuous Mixing of Herschel-Bulkley Fluids[J]. Ind Eng Chem Res, 2008, 47(19): 7465.

[46]Bennington C P J. Mixing in the pulp and paper industry[M]. John Wiley & Sons, Inc., 2004: 1187.

[47]Chowdhury A. Energy saving during pulp screening through addition of A-PAM[D]. Vancouver: University of British Columbia, 2011.

[48]Siqueira, Gilberto, Julien Bras, et al. Cellulosic bionanocompo-sites: a review of preparation, properties and applications[J]. Polymers, 2010, 2(4): 728.

Research Progress about the Yield Stress of Pulp Fiber Suspension and Its Application in Pulp and Paper Industry

(責(zé)任編輯：馬忻)

SHA Jiu-long1,2,3WANG Chen1,2,3James Olson2ZHANG Hui1,3,*

(1.JiangsuProvincialKeyLabofPulpandPaperScienceandTechnology,NanjingForestryUniversity,Nanjing,JiangsuProvince, 210037; 2.PulpandPaperCenter,UniversityofBritishColumbia,Vancouver,V6T1Z4,Canada; 3.JiangsuCo-InnovationCenterforEfficientProcessingandUtilizationofForestResources,

NanjingForestryUniversity,Nanjing,JiangsuProvince, 210037)

(*E-mail： zhnjfu@163.com)

Pulp fiber suspension is multiphase heterogeneous mixture, within which fibers are considered as solid phase. Yield stress is one of most important rheological properties of pulp fiber suspension which plays an important role in design and effective operation of the equipment in pulp and paper industry. This paper reviewed past studies on the generation and measurements of yield stress of pulp fiber suspension and its impact factors, moreover, details about the applications of yield stress of pulp fiber suspension in pulp and paper industry were presented as well. In addition, further studies and applications of yield stress of pulp fiber suspension in relevant fields of papermaking industry were discussed.

pulp and papermaking； pulp fiber suspension； rheology； yield stress

2016- 01- 25

江蘇省高校博士研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目(KYLX15_0933)；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD)。

沙九龍，男，1988年生；在讀博士研究生；主要從事制漿造紙節(jié)能減排技術(shù)與裝備方向研究。

*通信聯(lián)系人:張輝，E-mail:zhnjfu@163.com。

TS71

A

1000- 6842(2016)03- 0050- 08