中浓技术是一种环保节能高效的造纸制浆技术,是目前国内外造纸制浆技术发展的趋势。在中浓带压漂白工艺中,高扬程的中浓纸浆泵是中浓技术的核心设备之一。通常,中浓设备的设计和研究离不开大量的试验和累积的经验。国外已有数十年的研究基础,形成了系列化的优秀产品。但是国内由于起步较晚,目前在中浓纸浆泵的设计制造上还存在大量的空白。在中浓带压漂白工艺中使用的大量高扬程中浓纸浆泵多为国外进口产品,价格昂贵。因此,高扬程中浓纸浆泵的设计和性能研究具有很大的工程意义。本文首先分析了中浓纸浆泵的输送介质——中浓纤维悬浮液的流变特性,对中浓纤维悬浮液在转子剪切室内剪切流动的流动机理进行了数值研究。其次,针对中浓悬浮液的特殊性质,对中浓纸浆泵的整体结构进行了分析,重点对水力部件的重要参数进行了分析和设计,并对中浓纸浆泵和清水泵的一些重要的不同之处进行了对比。最后,设计和搭建试验台,对中浓纸浆泵在不同运行条件下的运行特点和性能进行了试验研究和结果分析。本文的主要工作包括：1)基于纤维悬浮液非牛顿流变特性,对转子剪切室内中浓纤维悬浮液的流动机理进行数值模拟。为了重点研究浆料受到剪切力后的流动特点,将气体和纤维对浆料流动的影响考虑到纤维悬浮液的流变特性中,将纤维悬浮液视为一种具有屈服应力和剪切稀化特性的非牛顿流体。建立非牛顿流体的数值模拟方法并验证。用数值方法研究转子剪切室内的流动特点。分别分析了纤维悬浮液在受到不同剪切力的作用下不断屈服的过程,以及各种物性参数、剪切叶片参数、剪切室尺寸等不同条件下剪切室内的流动状态。本节工作为湍流发生器的工作机理研究和设计提供参考依据。2)设计中浓纸浆泵的结构和水力部件。由于输送浆料的特殊性,中浓纸浆泵的结构不同于普通的清水泵。质量分数超过7%浓度的纤维悬浮液丧失流动性,当浆料受到足够强烈的剪切作用后,浆料湍流化,具有流动性。针对中浓浆料剪切流动的特点,设计了与叶轮同轴安装的湍流发生器,在浆料进入叶轮前使其流动起来。由于纤维和纤维网络对气体的吸附作用,中浓浆料中还含有大量的气体,为了顺利输送浆料,必须将气体分离出去,因此在叶轮后侧设置气体分离系统。考虑到中浓浆料的特殊性,对叶轮、蜗壳等水力部件进行分析设计,讨论一些重要结构参数在设计中的注意事项。分析中浓纸浆泵与清水泵的一些不同之处。3)试验研究中浓纸浆泵的性能。设计和搭建中浓纸浆泵性能测试试验台,改变试验条件,研究中浓纸浆泵的运行特性。采用不同浓度的纸浆,对比输送中浓纸浆与输送清水时中浓纸浆泵的性能变化规律。研究转速对输送不同浓度浆料时泵性能的影响。为了防止中浓纸浆泵出口流道堵塞,设计三种具有相同轴面流线不同宽度的叶轮,分别更换三组宽度的叶轮测试,研究叶轮宽度对泵性能的影响。具有半开式叶轮的中浓纸浆泵在运行中,叶顶间隙是一个重要参数。调节不同的叶顶间隙,研究不同浓度下叶顶间隙以及间隙比对泵性能的影响。中浓浆料中包含大量的气体,一般而言气体含量随着纸浆浓度的增高而增高。气体在除气系统中所受压差对气体分离起重要作用。气体分离所受压差可通过真空泵调节,研究不同纸浆浓度下,真空度大小对中浓纸浆泵性能的影响。此外,还给出了中浓纸浆泵运行过程中浆料在不同流速下的流动状态,以及中浓纸浆泵在运行中的一些注意事项等。根据本文对纤维悬浮液的模型简化与数值模拟,中浓纸浆泵的设计工作,以及系列的试验研究结果,为国内中浓纸浆泵的设计和现场运行提供一些参考依据。