Happidispersion karakterisointi laboratoriosekoittimessa

Työn tarkoituksena oli tarkastella uutta kuvantamistekniikkaa käyttäen happikaasun dispergointia keskisakeuksisen massasuspension joukkoon laboratoriosekoittimessa. Työssä pyrittiin tarkastelemaan muodostuvan dispersion homogeenisuutta neljästä eri kuvauspisteestä sekoittimen kannesta ja kyljestä. Samalla tarkasteltiin myös sekoittimen tehonkulutusta sekä tehonkulutuksen ja aikaansaadun dispersion välistä yhteyttä. Työn yhtenä tarkoituksena oli myös tarkastella uuden kuvantamistekniikan mahdollisuuksia tämäntyyppisissä sovellutuksissa, sillä työ kuuluu PulpVision-projektiin, jossa kehitetään massa- ja paperiteollisuuden uusia konenäkösovellutuksia. Työn kokeellinen osuus koostui sekoituskokeista, joissa tarkasteltiin neljästä kuvauspisteestä kahdella sekoittimen nopeudella mänty- ja koivususpensioihin muodostuvaa kuplakokojakaumaa. Sekoituskokeiden lisäksi tehtiin tehonkulutuskokeita, joissa tarkasteltiin sekoittimen tehonkulutusta sekoittimen täyttöasteen funktiona koivu- ja mäntysuspensioilla sekä vedellä. Työn tuloksien perusteella todettiin, että koivususpensiosta havaittujen kuplien pinta-ala oli noin puolet mäntysuspensiosta havaittujen kuplien pinta-alasta. Sekoittimen roottorin pyörimisnopeuden puolittuessa suspensioon dispergoidun hapen kuplakoko kasvoi huomattavasti. Neljästä kuvausyhteestä tarkasteltuna havaittiin pienimpien kuplien esiintyvän sekoittimen alaosassa. Mäntysuspension tehonkulutuksen havaittiin kasvavan viidenneksellä, kun sekoittimen täyttöaste kasvoi 10 %, kun taas koivususpension tehonkulutuksen kasvu oli tästä vain puolet. Kuvantamislaitteiston todettiin olevan tämänkaltaiseen sovellutukseen riittävä, varsinkin kun valonlähteenä käytetään pulssilaseria.

The purpose if this thesis was to study the dispersing of oxygen gas into medium-consistency fiber suspension using laboratory mixer. The homogeneity of dispersion was investigated by using four different imaging assemblies placed to the cover and to the side of the mixer. Power consumption of the mixer was also measured at the same time along with the power consumption correlated with the generated dispersion. One purpose of this thesis was also to study the new possibilities of imaging applications. Thesis is a part of PulpVision-project which aims to develop new machine vision applications for pulp and paper industry. The experimental part of this thesis consisted of mixing experiments to study the bubble size distribution in fiber suspensions generated with two separate rotation speed of mixer. Suspensions consisted from birch or pine pulp. In addition, power consumption experiments were completed as a function of mass volume in mixer. The results of this thesis indicate that the area of oxygen bubbles observed from birch suspension was about a half of the area of bubbles observed from pine suspension. The average diameter of bubbles increases considerably when the rotation speed of rotor is halved. Smallest bubbles were observed from the bottom of the mixer when bubble analysis results from four different imaging assemblies placed on the mixer were compared. Power consumption of pine suspension mixing was noted to increase a fifth as mass volume in mixer was increased 10 % while the increase on the power consumption of birch suspension mixing was only half of that. Imaging apparatus was thought to be suitable for applications such this especially when pulsed diode laser light was utilized.