高效的烘缸排水裝置—虹吸器選型的關鍵
我們知道，紙料中所含的水分以“自由水"和“結合水"兩種形式存在?！白杂伤?能在重力和機械力的作用下脫出，這主要是在紙機的網部和壓榨部完成；“結合水"則只能在濕紙通過紙機干燥部的過程中受熱蒸發排出。
對于蒸發干燥，熱量和空氣是的。在烘缸中，熱量是由通入烘缸中的蒸汽提供的。蒸汽在釋放出其潛熱后凝結成水；接著，熱量通過烘缸壁被傳遞到紙張中，這就是熱量的傳遞過程。同時，烘缸內的冷凝水也必須及時排走，否則，當烘缸內積水到一定程度，將會對紙機烘缸的熱傳遞、烘缸傳動、機架機械強度等造成嚴重影響，甚至會導致干燥部蒸汽冷凝水系統運行紊亂。因而，為了保證烘缸內冷凝水的順暢排出，避免發生淹缸；使缸面溫度盡可能地高，提高烘干效率；盡量減少缸面的橫幅溫差‘使紙張橫幅水分均勻’高效的烘缸排水裝置——虹吸器的選型變成了關鍵。
烘缸排水虹吸器基本上分為兩種形式：固定式和旋轉式。固定式虹吸器是固定在烘缸外面的某一點上，不隨烘缸一起旋轉；旋轉式虹吸器則是在固定烘缸內部，隨烘缸一起旋轉。
一、烘缸內冷凝水的狀態及其作用
首先，了解烘缸內冷凝水所處的不同狀態對如何選用虹吸器是非常必要的，認識了冷凝水的特性將有助于理解為什么一臺特定的虹吸器能夠起到或不能夠起到預期的效果。冷凝水在烘缸內所處的狀態共分為四種。
①靜止狀態
烘缸靜止不動，通入的蒸汽釋放出汽化潛熱后，凝結成水積聚在烘缸底部。
②涌動的水墊
烘缸開始轉動，缸內冷凝水沿著烘缸內壁順著轉向上移，形成攪動。在任何車速下烘缸內壁均會粘附著一層冷凝水膜。
③瀑布狀水簾
當烘缸轉速進一步提高，冷凝水沿著缸壁向上移動更長的距離，水環的厚度達到臨界值時，最終破裂，形成瀑布狀的水簾濺落下來，這就是湍流階段。
④水環狀態
當烘缸轉速繼續捉高到一定程度，冷凝水受到的離心力足夠大時，就會在烘缸內壁上形成一圈水環，從而進入水環階段。
根據紙機的車速可分為低速紙機(≤250m／min)、中速紙機(250—800m／min)和高速紙機(≥800m／min)。烘缸轉速越高，缸徑越小，水環則越厚。形成水環的烘缸臨界線速度與缸徑及虹吸器的虹吸間隙有關。直徑中1800mm的烘缸在虹吸間隙為4mm時，其形成水環的烘缸臨界線速度為380m／min。
在烘缸未通入蒸汽或缸內無冷凝水的情況下，烘缸的驅動純粹是機械功能。當烘缸內通入蒸汽后，生成的冷凝水會增力口烘缸的驅動負荷。缸內的冷凝水在從瀑布狀變化為水環狀態時，傳動功率的需求就會急劇下降。
從通入烘缸內的蒸汽傳遞到濕紙這一過程中受到的總熱阻由烘缸內壁上的冷凝水層、水垢層、缸壁、缸面污物和填充在濕紙與缸面間的空氣等組成。由于冷凝水的湍流作用，在湍流階段通過缸壁的熱傳導；而在水環階段，由于在蒸汽和缸壁之間有一層結實的水膜，烘缸的熱傳導能力開始下降。因此，在其他因素不可避免及相同情況下，減少冷凝水層的厚度就成了提高傳熱效率的關鍵。虹吸器的分類和應用條件一般的固定式虹吸器用在低速紙機上，這些固定式虹吸器所承受的水力沖擊作用和機械應力也隨之增大，故需要堅固的支撐結構，如軸套、
內支撐架。以上兩種固定式虹吸器在有軸套支撐的條件下，適用車速可達250m／min；在用內十字架支撐時，適用車速高達400m／min，其虹吸間隙也可減少5—10mm。
旋轉式虹吸器是為中速紙機設計的，由于虹吸管的吸嘴與缸壁間的間隙很小，形成的水環厚度很薄，因此熱傳導效果較好。研發中心經過對冷凝負荷、車速、通入烘缸的蒸汽壓力和虹吸間隙的多次對比試驗，得到其的虹吸間隙為1．6mm。雖然虹吸間隙較小的缸面平均溫度比間隙較大的要高，但在高車速下，必須考慮到烘缸內的冷凝水所受到的離心力作用。烘缸內的冷凝水受到的離心力與烘缸直徑和烘缸轉速有關，可用下面的關系式來表示：
V2Fc=——R
其中：Fc-—冷凝水受到的離心力
V—烘缸線速度
R—烘缸半徑
這就要求提供較高的排水所需的壓力差△p和吹通蒸汽率，以克服冷凝水所受到的離心力作用，使高速狀態下的烘缸內的冷凝水順暢地排出。
需要強調的是，在選擇虹吸器時，要考慮紙機將來的發展規劃，如紙機提速、變化生產紙種等。這就要求選用的虹吸器能夠在現在和可知的將來條件下都能有效地運行。
二、壓力差與吹通蒸汽
要將烘缸內的冷凝水排出去，壓力差(△p)和吹通蒸汽是必需的。這里的壓力差是指通入烘缸的蒸汽壓力與排出的冷凝水的壓力之間的差值；吹通蒸汽是指隨冷凝水一同排出來的那部分未冷凝的蒸汽，而吹通蒸汽率則是指這部分蒸汽占通入烘缸的蒸汽總量的質量百分比。
在計算冷凝水的排放流速和虹吸管的尺寸時，吹通蒸汽量是很重要的因素。對于一定規格的虹吸器，當△p增大時，吹通蒸汽量也會增大。因此，虹吸器制造廠應運用合適的壓力差和吹通蒸汽流速來設計一定尺寸的虹吸器，以充分排出冷凝水，并保持虹吸系統良好的排放流速和最小的壓力損失。如果虹吸管的尺寸設計不合適，其結果是要么排水不暢導致烘缸積水嚴重，要么造成排水系統效率低下。
公司所開發的蒸汽冷凝水系統分析軟件能夠精確地計算出紙機的每只烘缸所適用的虹吸器的尺寸規格和冷凝水及吹通蒸汽的排放量，以使系統的運行化。不同的壓力差、吹通蒸汽率和紙機車速之間的一般關系，以及固定式虹吸器與旋轉式虹吸器之間的對比。
當使用旋轉式虹吸器時，上述三者之間的關系比使用固定式虹吸器顯得更為重要。由于在低速條件下，烘缸內的冷凝水還未形成水環，因而簡單固定式虹吸器主要是靠通入的蒸汽壓力將冷凝水擠壓排出去的，同時還要克服冷凝水自身所受到的重力作用。在車速較高、冷凝水在缸內已形成水環的條件下，由于冷凝水的線速度接近于烘缸的線速度，因而冷凝水產生了速度壓頭，懸臂固定式虹吸器就是靠通入的蒸汽壓力和冷凝水自身的速度壓頭的共同作用來排水的，同時也要克服重力作用；而旋轉式虹吸器與冷凝水環都隨烘缸一起旋轉，之間無相對速度，因而幾乎不存在速度壓頭，其排水只能靠通入的蒸汽壓力，同時還要克服冷凝水自身所受到的重力和離心力的作用。對兩種設計形式的虹吸器來講，了解這種關系是很重要的。
三、固定式和旋轉式虹吸器的比較
雖然旋轉式虹吸器被認為只適用于較高車速的紙機，但很多紙機用戶發現當在較低車速下運行時，也能夠起到和固定式虹吸器相同的作用。
當冷凝水呈水墊和瀑布狀時，通過缸壁的熱傳導幾乎是一樣的；當在形成水環狀態下運行時，這兩種虹吸器的熱傳導效率存在著巨大的差別。
旋轉式虹吸器的吸嘴與烘缸內壁之間的間隙始終是1．6mm，所以留在缸內的冷凝水量最少。當在形成水環狀態下，旋轉式虹吸器的較小間隙同樣會使缸面橫幅溫度分布變化較小；而簡單固定式虹吸器必須保持較大的虹吸間隙，以消除烘缸內表面的加工狀況和吸嘴自身的熱膨脹帶來的影響，因此，烘缸的橫幅溫度分布以及冷凝水量存在較大的變化。
由于旋轉式虹吸器與冷凝水一起連續不斷地旋轉，應力下降，因而其機械穩定性比簡單固定式虹吸器要高得多。固定式虹吸器卻因為持續受到冷凝水的沖擊作用，因而受到的磨損和破壞較嚴重，其維護量也就高了。
在絕大多數情況下，雖然旋轉式虹吸器比固定式虹吸器具有較好的熱傳導效率和均勻的缸面橫幅溫度，且機械穩定性高，但它也有許多潛在的缺點。如當用在車速較低的條件下時，由于缸內的冷凝水處在水墊狀態，而虹吸嘴處在水墊以外，因此，在烘缸旋轉一圈的這段時間內，有一大段時間排出來的不是冷凝水，而是蒸汽。這就要求蒸汽冷凝水系統能夠處理大量的排出蒸汽。另外，旋轉式虹吸器需要在烘缸內進行安裝，這就要求烘缸沒有人孔。由于紙機車速決定了旋轉式虹吸器所需要的吹通蒸汽速率和壓力差，因此需要有一套能有效調節壓力差和吹通蒸汽速率的蒸汽冷凝水系統。
高速烘缸專用虹吸器
它突破了傳統固定式虹吸器應用在高速紙機上無法滿足機械強度的設計瓶頸，因而能夠在很寬的紙機車速范圍內(100—2500m／min)良好工作。通常情況下與多段通汽系統配合即可有效地排出冷凝水，且在蒸汽冷凝水系統中具有很好的靈活性和可靠性。在形成水環的狀態下，也可結合擾流棒（或稱湍流器）良好的排水。
在為紙機烘缸選擇虹吸器時，必須考慮四個方面的問題：烘缸的設計結構，紙機車速，虹吸器與蒸汽冷凝水系統的匹配和紙機的長遠規劃。認識了固定式虹吸器和旋轉式虹吸器之間的結構和運行特點，以及烘缸內冷凝水的狀態，對如何選擇合適的虹吸器是大有裨益的。
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