aalto1 untyped-item.component.html
Modeling of flash tanks in pulp production
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Levonmäki, Nea
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3043
Language
en
Pages
77
Series
Abstract
Flash tanks are found from various fields and serve for various purposes. Both horizontal and vertical flash tanks are commercially available. The primary function of flash tanks is to separate two phases from each other by partial evaporation. This flashing occurs when high-pressure feed is introduced into a low-pressure operating flash tank. The large pressure drop between the feed and the vessel leads to flashing as the temperature reaches the boiling point. Furthermore, flash tanks can be used to recover heat and cooking chemicals. This thesis focuses on the flash tanks utilized in pulp production.
In the literature review the chemical and physical properties of black liquor are reviewed. Additionally, the thermal properties of black liquor are shortly introduced. In the end of the literature review the equations crucial for sizing the flash tank are provided. The study also examines a specifically designed inlet nozzle for the flash tank as well as various auxiliary devices.
In the applied part of the thesis the impact of flash tank dimensions and flow rate on the black liquor phenomena observed in the central pipe was investigated through CFD simulations. In addition the suitability of the dimensions of flash tank for one of the mills was assessed. The simulations were performed using COMSOL Multiphysics software for defining the essential design principles of the flash tank. The flash tank dimensions including the diameter and length of the central pipe were varied. The generated results were assessed based on the velocity and pressure results.
The findings indicated that the position of the inlet nozzle did not have a significant impact on the results. However, the results were influenced by the flow rate, center pipe diameter and length. Additionally, the results showed that the current dimensions for the flash tank are suitable. It is important to note that the accuracy of the results may be insufficient. Therefore, improving the flash tank simulation model in the future could improve the result accuracy and enable clearer conclusions to be drawn.
Paisunta-astioita käytetään eri aloilla erilaisissa tehtävissä. Niitä on saatavilla sekä vaaka- että pystysuuntaisina malleina. Paisunta-astioiden päätehtävänä on erottaa kaksi faasia toisistaan osittaisen höyrystymisen avulla. Höyrystyminen tapahtuu, kun suuripaineinen syöttö johdetaan matalapaineessa toimivaan paisunta-astiaan. Suuri paineenpudotus johtaa höyrystymiseen, kun lämpötila ylittää kiehumispisteen rajan. Lisäksi paisunta-astioiden avulla on mahdollista talteenottaa lämpöä sekä keittokemikaaleja. Tämä työ käsittelee selluntuotannossa käytettäviä paisunta-astioita.
Työn kirjallisuusosuudessa käydään läpi mustalipeän kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Lisäksi käsitellään lyhyesti sen lämpöominaisuuksia. Kirjallisuusosuuden lopussa esitetään yhtälöt, jotka ovat merkityksellisiä paisunta-astioiden suunnittelussa. Työssä tutkitaan myös paisunta-astialle kehitettyä suutinta sekä erilaisia paisunta-astian sisärakenteita.
Työn kokeellisessa osuudessa tutkittiin paisunta-astian mittojen sekä virtausmäärän vaikutusta keskusputkessa havaittaviin mustalipeän ilmiöihin CFD-simulaatioiden avulla. Työssä arvioitiin myös erään tehtaan paisunta-astian mittojen sopivuutta. Simuloinnit suoritettiin COMSOL-ohjelmistolla, jossa paisunta-astian olennaiset suunnitteluperiaatteet määriteltiin. Paisunta-astian mittoja, kuten keskusputken halkaisijaa ja pituutta muutettiin. Saatuja tuloksia arvioitiin nopeus- ja painetulosten perusteella.
Saaduista tuloksista havaittiin, että sisääntulosuuttimen paikalla ei ollut merkittävää vaikutusta tuloksiin. Sen sijaan virtausnopeudella, keskusputken halkaisijalla ja pituudella oli vaikutusta tuloksiin. Lisäksi tulokset osoittivat, että nykyiset mitat paisunta-astialle ovat sopivat. On tärkeää kuitenkin huomata, että tulosten tarkkuus voi olla riittämätön. Tulevaisuudessa simulointimallin kehittäminen voisi parantaa tulosten tarkkuutta sekä mahdollistaa selkeämpien johtopäätösten tekemisen.
Description
Supervisor
Louhi-Kultanen, MarjattaThesis advisor
Laakso, SampsaMuhli, Aki