近年来,我国造纸工业取得了较大的发展,但综合能耗仍远高于国际平均水平,高能耗已成为制约我国造纸工业发展的瓶颈。对整个制浆造纸各个环节而言,蒸煮部是能耗较大的工段。通过分析现有的能量回收系统可以发现,传统蒸煮过程中的热喷放导致浆料强度下降、回收的能量品位低、回收率欠佳;冷喷放虽然在保持浆料强度和热能回用方面获得显著效果,但制浆系统因此而庞大复杂,影响了进一步发展。因此研发高效能量回收技术,合理利用能量,是提高经济效益和改善环境质量的重要途径。　　 分析纸浆喷放过程的能量转换机理与纸浆喷放的运动特性,设计并加工了纸浆膨胀一阻尼器,通过实验探讨了纸浆内可汽化介质的汽化速率与纤维强度之间的关系,发现只要喷放时不发生闪蒸现象,就能保证纸浆的纤维强度。以此为理论,结合工业上压力能回收技术,确定了通过透平回收纸浆蒸煮后的富余能量的方案。　　 设计并搭建了纸浆能量转换实验平台,通过模拟喷放过程,以实验数据为基础,用(火用)分析法评价了此能量回收方案在热力学方面的完善程度,通过比较发现传统热喷放过程中的大量高品位能量完全没有利用,此种能量回收系统的回收效果不论是从质还是量上都得到了大幅度提高。　　 对进行能量转换实验后的纸浆进行抄样,利用扫描电镜观察纤维形态并对其主要性能参数进行了检测,得出全压喷放对纸浆纤维强度的影响较小,纤维间的巨大内摩擦力导致单根纤维被挤压、揉搓、扭曲、纵向撕裂乃至进一步内、外细纤维化,这种细纤维化增大了比表面积,从而纤维的结合作用增强,纸张使用品质增强。纸浆浓度越高,在高强脉动作用下,纤维相互扰动和摩擦的机会就更大,纤维受到的特殊机械剪切力作用更明显,纤维变得更柔软,柔韧性也得到增强。闪蒸是影响纤维质量最主要的因素,主要原因是压力突降时,纸浆纤维细胞中的水发生闪蒸,相的变化对纤维造成很强的冲击作用,导致纤维损伤,工业上有时会采用降压喷放来保证产品的质量,所以应设法利用全压喷放的有效能量,最大限度的回收能量,不仅能够保证纤维质量,而且节能效果显著。　　 最后,采用CFD技术对透平内的流场进行了仿真研究。主要采用了标准k-epsilon两方程的湍流模型为计算模型,揭示了透平内能量转换的过程,为以后的优化设计提供了依据。　　 本研究的主要成果及主要贡献表现在三个方面:　　 (1)设计并加工了一套实验用膨胀一阻尼器,探讨了纸浆的纤维性能与纸浆喷放过程的能量转换关系。　　 (2)创新性的提出应用透平来实现节能的方案,不仅能够实现较好的能量回收率,简化原有的能量回收系统,同时能够减少对纸浆强度的破坏,使纸浆质量得到一定改善。　　 (3)基于CFD计算流体动力学软件平台,对透平内流场进行了数值模拟,对进一步研究产生指导意义。