Selluradan leijutus ja hallinta ilmakuivaimessa

Diplomityön tavoitteena oli tutkia selluradan leijutusta sekä hallintaa kapealla ja täysleveällä selluradalla ilmakuivaimessa. Työn sisältö on jaettu neljään osaan teoriaan, numeeriseen virtauslaskentaan, kokeelliseen osuuteen ja johtopäätöksiin. Työn alussa kiinnitettiin huomiota ilmakuivaimen ja selluradan rakenteeseen, selluradan lujuusominaisuuksiin ja niiden testaamiseen laboratorio-oloissa. Teoria osuudessa tarkasteltiin selluradan leijutusteoriaa ja siihen liittyvää virtaustekniikkaa. Leijutusta kuvattiin mekaniikasta tutun vapaakappalekuvan muodossa. Vapaakappalekuva auttaa ymmärtämään sellurataan vaikuttavia voimia ja niiden aiheuttajia. Numeerisessa virtauslaskennassa rakennettiin Fluent -virtauslaskentamalli. Malli kuvaa leijutussuuttimen alusta 0,2 metrin pituista pätkää. Laskennassa simuloitiin selluradan lei-jutusta 2, 5 ja 7 mm etäisyyksillä. Tuloksia tarkasteltiin paine- ja nopeusjakaumien muodossa. Kokeellisessa osuudessa tehtiin mittauksia yksittäisellä ylä- ja alasuuttimella sekä suutinpaketilla. Yksittäisistä suuttimista mitattiin ilmasuihkujen ulostulokulmaa, suuttimensisäistä painejakaumaa ja selluradan pintaan vaikuttavaa staattista painetta suuttimen pituuden funktiona. Suutinpaketilla tutkittiin ilmasuihkujen ja tasomaisen levyn välistä vuorovaikutusta. Ylä- ja alasuuttimen välissä leijutettiin levyä, josta mitattiin ilmasuihkujen aiheuttama z-suuntainen voima ja leijutuskorkeus. Työn lopussa arvioitiin teorian, numeerisen virtauslaskennan ja kokeellisen osuuden tuloksia. Näiden pohjalta tehtiin teknisiä parannusehdotuksia ilmakuivaimen toiminnan tehostamiseksi ja selluradan hallinnan parantamiseksi kapealla ja täysleveällä selluradalla.

The aim of the Master’s thesis was to study the flotation and control of narrow and normal size pulp web in airborne pulp dryer. The contents of this study is divided in four parts: theory, numerical flow calculations, experimental part and conclusions. In the beginning attention was pointed to the structures of airborne pulp dryer and pulp web and to the strength properties of the pulp web. These properties were tested in laboratory. The flotation theory and the mechanics of the pulp web were examined in the theory part. The flotation was described in the form of the free body diagram. The diagram illustrates forces affecting to the pulp web and what causes these forces. The FLUENT –model was built in CFD -part. The model pictures a 0,2 meter long part from the beginning of a flotation nozzle. The flotation of the pulp web was simulated in calculation with distances of 2, 5 and 7 mm. The results were examined in the form of pressure- and velocity distribution. In the experimental section measurements were made with a single upper- and lower nozzle and nozzle package. The measurements made with the nozzles concerned angle of the air impingement jet, inner pressure distribution of the nozzle and static pressure effecting to the surface of the pulp web. The nozzle package was used in studying the interaction of a plate and an air impingement jet. The plate was floated between upper and lower nozzle. Flotation height and z-directional force which were influenced by air impingement jets were measured from the plate. In the end of the study the results of theory, numerical flow calculations and experimental part were evaluated. According to these results technical improvement suggestions were made in order to add effectiveness and control of the airborne pulp dryer with narrow and normal size pulp web