Tehdashöyryn ominaisuuksien ja pesuparametrien vaikutus refraktometrin prisman puhtaanapitoon mustalipeäprosessissa

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Lautamäki, Tuomo
dc.contributor.author Valamo, Antti
dc.date.accessioned 2016-09-22T09:00:08Z
dc.date.available 2016-09-22T09:00:08Z
dc.date.issued 2016-09-19
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/22191
dc.description.abstract Tuotekehityksessä termillä robusti suunnittelu viitataan suunnitteluperiaatteeseen, jolla suunnitellut tuotteet toimivat halutulla tavalla epävakaissakin olosuhteissa. Epävakautta voivat aiheuttaa esimerkiksi prosessin tai ympäristön olosuhteiden vaihtelu. Näiden vaikutuksien voimakkuus voidaan minimoida selvittämällä koejärjestelyn avulla tuotteen toimintaa ohjaaville parametreille arvot, joilla toiminta on vakainta. Tässä työssä luodaan edellä mainitun kaltainen koejärjestely, jolla tutkitaan refraktometrin prisman pesuparametrien vaikutusta refraktometrin mittatarkkuuteen mustalipeäprosessissa. Sellu- ja paperiteollisuudessa sivutuotteena syntyvä mustalipeä hyödynnetään tehtaan energiantuotannossa polttamalla se soodakattilassa. Polton kannalta kriittistä on mustalipeän kuiva-ainepitoisuus, joka ei saa laskea liian matalaksi. Tämän välttämiseksi kuiva-ainepitoisuutta mitataan jatkuvasti optisilla taitekerroinmittareilla, refraktometreilla. Refraktometri määrittää prosessinesteen ja refraktometrin prisman rajapinnassa kokonaisheijastuksen, minkä avulla kuiva-ainepitoisuus saadaan laskettua. Ongelmalliseksi mustalipeän taitekertoimen mittaamisen tekee sen voimakas taipumus liata pintoja. Toimiakseen luotettavasti tulee refraktometrin prisman olla puhdas. Tästä syystä refraktometrin yhteyteen on asennettu höyrysuutin, jonka prisman päälle jaksoittain ohjaaman höyrysuihkun on tarkoitus poistaa siihen kertynyt haitallinen lika. Tutkimukset suoritettiin UPM Kymmene Oyj:n tehtaan haihduttamolla Kuusankoskella.Tutkittavia pesuparametreja olivat pesupaine, pesun kesto ja pesutaajuus. Kullekin parametrille määriteltiin kaksi tasoa, korkea ja matala. Näistä kolmesta parametrista ja niiden kahdesta tasosta luotiin kaikki kahdeksan mahdollista kombinaatiota, ja parametrien vaikutusta prisman puhtaana pysymiseen tutkittiin käyttämällä näitä kombinaatioita prisman pesuun. Kerätylle datalle suoritettiin kovarianssianalyysi. Tulosten perusteella robustein toiminta saavutetaan matalalla paineella sekä lyhyellä ja tiheällä pesulla. Matalalla paineella lyhyen ja pitkän pesun välille syntyi pieni ero pitkän pesun hyväksi, mutta pitkän pesun puhtaanapitokyvyn vakauden merkittävä riippuvuus pesupaineesta johti sen hylkäämiseen. Jatkotutkimuksissa tulisi kiinnittää erityistä huomiota paineen ja pesun keston vaikutuksen taustoihin, sillä näillä on merkittävä vaikutus refraktometrin kärjen pesun aikaiseen lämpötilamuutokseen, minkä on todettu olevan merkittävä likaantumista edistävä tekijä. fi
dc.description.abstract In product development, the term ‘robust design’ is used to describe products that are insensitive to noise, which can be caused, for example, by unpredictable process or environment variations. The effect of these variations on the performance of the product can be minimized by optimizing the parameter values controlling the functions of the product. This thesis studies the effects of washing parameters on the performance of a refractometer in a black liquor process. Black liquor, which is a by-product derived from the manufacturing process in the pulp and paper industry, is burned in the recovery boiler to produce energy for the factory. It is critical that the concentration of the black liquor never overly decreases; thus, it is constantly monitored by an optical refractive index meter, a refractometer. The refractometer determines the critical angle of the total internal reflection on the boundary of the prism of the refractometer and the process medium, which provides the refractive index and the concentration of the liquid measured. One of the problems concerning the measurement of black liquor is its tendency to foul surfaces. For an accurate measurement, the prism of the refractometer needs to be clean. To remove the harmful impurities, a steam nozzle attached to the refractometer periodically guides a steam spray onto the prism. The experiments were run at the UPM Kymmene Oyj factory in Kuusankoski. The parameters studied were: washing pressure, the length of a wash, and the interval between two washes. Each parameter was given two levels, high and low, and these were used to create eight different parameter combinations. The effects of the parameters on the cleanliness of the prism were studied by using these combinations as the washing parameters. The data collected was used as an input for a covariance analysis. The results indicated that the most robust parameter combination was low pressure, short wash and short interval between two washes. When using low pressure, a minor difference between low and high length washes was formed favouring the high length, but the ability of the high length wash to maintain the cleanliness of the prism was highly dependent on the washing pressure, which resulted in selecting the low length wash. For future studies, the relation between the temperature elevation of the refractometer head and the washing pressure as well as length should be examined. The temperature differences between the process medium and refractometer are known to increase the fouling tendency of the surfaces. en
dc.format.extent 56+8
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso fi en
dc.title Tehdashöyryn ominaisuuksien ja pesuparametrien vaikutus refraktometrin prisman puhtaanapitoon mustalipeäprosessissa fi
dc.title The effect of factory steam properties and washing parameters on the cleanliness of a refractometer prism in a black liquor process en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword mustalipeä fi
dc.subject.keyword refraktometri fi
dc.subject.keyword höyry fi
dc.subject.keyword puhdistus fi
dc.subject.keyword koesuunnittelu fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201609224200
dc.programme.major Koneensuunnittelu fi
dc.programme.mcode K3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Hölttä-Otto, Katja
dc.programme Konetekniikan koulutusohjelma fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account