POPIERIAUS MAŠINOS PRESO MATEMATINIS MODELIS

Skysčių tekėjimas poringose terpėse sutinkamas daugelyje mechanikos, biologijos ir inžinerijos sričių. Procesų vykstančių tokiose struktūrose supratimas ypač svarbus popieriaus gamybos procese, kai formuojamas pats popieriaus pluoštas, ir kai vyksta jo džiovinimas. Šiuolaikinės popieriaus mašinos gamina geros kokybės popierių pakankamai sparčiai be jokių ypatingų žinių apie popieriaus pluošto struktūrą ir vidinę sandarą. Tačiau iš praktikos žinoma, kad mokymasis iš klaidų gali vystyti produktą tik iki tam tikro lygio ir tolesnis jo tobulinimas reikalauja atitinkamų fundamentalių tyrimų. Net mažas popieriaus gamybos proceso pagerinimas gali sutaupyti pakankamai daug energijos ir sumažinti jo gamybos sąnaudas. Matematinis modeliavimas iš dalies gali pakeisti eksperimentavimą su popieriaus mašina. Eksperimentai daugiau reikalingi tam, kad būtų surastos įvairių parametrų ir koeficientų reikšmės.

Popieriaus gamybos procesas susideda iš kelių pagrindinių dalių (žr. 1 pav.). Pirmiausia iš pluošto suspensijos formuojamas popieriaus lakštas (paklotė). Daugelyje mašinų dominuojančiu procesu šiame etape yra filtracija. Po jos gaunama poringa medžiaga, kurios poros yra užpildytos vandeniu. Dalis vandens vėliau išspaudžiama dviem presais (žr. 2 pav.). Likęs vanduo išdžiovinamas.

Matematiniame preso modelyje drėgmės kitimas aprašomas daugiafaziu tekėjimu poringoje terpėje. Standartiniame popieriaus mašinos prese vanduo išspaudžiamas iš popieriaus į veltinį veikiant trumpam slėgio impulsui popieriaus-veltinio (angl. web-felt) sluoksnį, kai jis praslenka per tarpą tarp dviejų preso ritinių (arba tarp ritinio ir pado). Preso charakteristikos priklauso nuo ritinių diametrų, ritinių dangos, mašinos greičio, temperatūros ir kt. Popieriaus-veltinio pluošto elastiškumas ir vandens-oro klampumas yra pagrindiniai veiksniai, kurie pasireiškia spaudimo metu.

Matematinis modelis

Modeliavimo rezultatai