6. Cấu trúc luận án
1.4.2. Chuyển động của dung dịch bột – gỗ
Chuyển động tƣơng đối giữa răng đĩa quay và răng đĩa cố định gây hiệu ứng dòng xoáy cho dung dịch bột - nƣớc trong rãnh răng đĩa. Hiện tƣợng dòng xoáy này chính là nguyên nhân làm cho các sợi gỗ bám dính và tạo thành búi trên cạnh răng đĩa. Điều này đƣợc minh hoạ trên hình 1.16.
Hình 1.16.Dòng xoáy cho dung dịch bột - nước trong rãnh nghiền[15], [41]
Chuyển động của các sợi gỗ trong dòng chảy của dung dịch giữa khe hở của các đĩa nghiền đã đƣợc giải thích thông qua giả thuyết khoa học và đƣợc nhiều nhà nghiên cứu chấp nhận từ những năm 1920 đến nay [45], [55]. Theo giả thuyết này, các sợi gỗ ít có cơ hội dễ dàng chuyển động đơn lẻ trong dòng chảy. Chúng thƣờng quấn vào nhau, tạo thành các búi và bị nghiền khi đang ở trạng thái búi (xem minh hoạ trên hình 1.17).
Hình 1.17. Sự tạo thành các búi sợi và các tác động nghiền [10],[55]
Các nghiên cứu cũng chứng tỏ rằng, chất lƣợng nghiền phụ thuộc nhiều vào xác suất tạo thành búi trên cạnh răng đĩa và ứng xử cơ học của búi sợi trong quá trình bị nghiền. Sợi gỗ mềm và dài sẽ dễ tạo thành búi trên cạnh răng, nhƣng lại tạo thành búi có độ dai lớn, khó bị cắt đứt. Các sợi gỗ cứng và ngắn sẽ khó tạo búi trên cạnh răng, nhƣng các búi dạng này lại dễ dàng bị bẻ gãy trong quá trình nghiền. Các thông số kết cấu của đĩa (chiều rộng răng, chiều rộng rãnh, góc nghiêng răng…) có ảnh hƣởng quyết định đến diện tích tiếp xúc khi nghiền, xác suất tạo búi trên cạnh răng. Chẳng hạn, nếu chiều rộng rãnh quá nhỏ, sợi hoặc búi sợi không thể quay trong rãnh và do vậy không có cơ hội mắc vào cạnh răng đĩa đang quay để đƣợc
nghiền. Những búi hoặc sợi này nằm im và quay cùng rãnh cho đến khi ra khỏi vùng tiếp xúc rồi đƣợc cuốn ra ngoài. Thêm nữa, khoảng cách giữa các đĩa cũng có ảnh hƣởng quan trọng. Khoảng cách quá nhỏ hoặc quá lớn so với búi sợi đều có thể làm tăng thời gian nghiền. Khoảng cách nhỏ dễ gây hiện tƣợng tiếp xúc trực tiếp giữa các đĩa làm mẻ hoặc mòn răng. Cùng một chiều rộng răng, chiều rộng rãnh răng, đĩa nghiền có góc nghiêng răng lớn hơn sẽ có chiều dài răng nghiền lớn hơn, do đó, cơ hội các sợi bột giấy đƣợc tiếp xúc với bề mặt răng nghiền và đƣợc nghiền sẽ lớn hơn.
Nhận xét: Qua phân tích ở trên, rõ ràng, việc lựa chọn thông số kết cấu của răng đĩa, tốc độ quay của đĩa, khoảng các khe hở, lƣu lƣợng bột giấy… tốt nhất nên đƣợc xác định dựa trên các thông số đặc trƣng của sợi gỗ nguyên liệu (chiều dài, đƣờng kính, độ cứng của sợi gỗ…). Việc tính toán xác định mối quan hệ này bằng lý thuyết là cực kỳ phức tạp và gần nhƣ bất khả thi. Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hƣởng của các thông số kết cấu đĩa và thông số vận hành đến năng lƣợng tiêu hao và chất lƣợng bột giấy phù hợp với bột nguyên liệu cụ thể là một hƣớng tiếp cận phù hợp và hiệu quả cho công nghiệp giấy ở các nƣớc đang phát triển.