Modelling of fibre orientation in contracting channel flows and in the jet-to-wire impingement, Dissertations in Forestry and Natural Sciences 46

Mallintamalla tietoa kuitujen matkasta kohti valmista paperia\n\nVäitös teknillisen fysiikan alalta \n\nVäittelijä FM Heidi Niskanen \n\nVäitösaika ja -paikka 29.10.2011, 12.00, L 21, Snellmania, Kuopion kampus \n\nTeollisuusprosesseissa esiintyvien ilmiöiden suora havainnointi tai mittaaminen voi usein olla hyvin vaikeaa tai kallista. Tällöin ilmiöiden tutkimukseen voidaan käyttää apuna tietokoneella tehtyä mallinnusta. FM Heidi Niskasen väitöskirjatyössä tutkittiin matemaattisen mallinnuksen avulla paperinvalmistusprosessissa esiintyviä virtausilmiöitä. Tulosten perusteella voidaan arvioida sitä miten erilaiset virtausdynaamiset tilanteet vaikuttavat valmiin paperin ominaisuuksiin. \n\nNiin luonnossa, kuin teollisissa prosesseissakin esiintyy virtauksia, joissa on mukana erikokoisia ja -muotoisia partikkeleita sekä virtausrakenteita. Tällaista useammasta olomuodosta syntyneen seoksen virtausta kutsutaan monifaasivirtaukseksi. Sellaisia esiintyy esimerkiksi paperinvalmistusprosessissa, jossa veden, kuitujen ja hienoaineiden muodostama niin sanottu kuitususpensio kuljetetaan erilaisten yksikköprosessien läpi muodostaen lopulta valmista paperia. \n\nPaperin valmistuksessa käytettävät kuidut ovat pitkiä ja taipuisia joten ne voivat muuttaa muotoaan ja asettua eri suuntiin virtauksen vaikutuksesta. Tällainen vuorovaikutus kuitujen ja veden välillä vaikuttaa oleellisesti valmistettavan paperin ominaisuuksiin. Osa paperin mekaanisista ominaisuuksista, kuten vetolujuus, määräytyy sen mukaan miten kuidut asettuvat virtauksessa, toisin sanoen mikä on niiden orientaatio suhteessa paperin kulkusuuntaan. Tämä paperissa esiintyvä kuitujen orientaatio määräytyy pitkälti paperinvalmistuksen alkupään prosessien virtausdynamiikan mukaan. \n\nPaperinvalmistusprosessin alkupäässä kuitususpensio virtaa perälaatikon läpi. Perälaatikko on yksikköprosessi, jonka tehtävänä on tuottaa, virtausdynamiikan oppeja hyväksi käyttäen, mahdollisimman tasainen, koko paperikoneen levyinen suihku viiraosalle, jossa alkaa kuitususpension vedenpoisto ja paperiradan muodostus. Myös suihkun ja viiran törmäyksellä on keskeinen osa paperin ominaisuuksien muotoutumisessa. \n\nNiskasen väitöskirjatyössä on tutkittu sitä miten kuidut asettuvat, toisin sanoen orientoituvat tietynlaisissa virtausolosuhteissa. Kuitujen orientaatiota on mallinnettu erilaisissa suppenevien kanavien virtauksissa sekä suihku-viira törmäystä mukailevassa tilanteessa. Lisäksi työssä käytetyn mallin parametrien arvoja on arvioitu kokeellisten tutkimustulosten avulla. \n\nTutkimuksessa on käytetty hyvin tunnettua, yleisesti vastaavan tyyppisten tilanteiden tutkimiseen käytettyä mallia, jonka ratkaisu antaa todennäköisyysjakauman kuitujen orientaatiolle jokaisessa virtauksen pisteessä. Mallin ratkaisu siis kertoo mihin suuntaan kuitu missäkin tilanteessa todennäköisimmin asettuu suhteessa virtaukseen. Laskemalla erilaisia virtaustilanteita saadaan käsitys mallin toimivuudesta ja kyvystä ennustaa orientaatiota paperinvalmistusprosessin eri tilanteissa. Väitöskirjatyö sisältää myös katsauksen mallin toimivuuteen sekä siihen liittyviin ongelmiin. Tulokset ovat oleellisia mallin parannuksen ja uusien mallinnusmenetelmien kehityksen kannalta ja näin ollen antavat lisää tietoa eri prosessien suunnitteluun ja kehitykseen. \n\nFM Heidi Niskasen väitöskirja Modelling of fibre orientation in contracting channel flows and in the jet-to-wire impingement (Kuituorientaation mallinnus suppenevassa kanavassa ja suihku-viira törmäyksessä) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Dariusz Asendrych, Czestochowan teknillinen yliopisto ja kustoksena professori Jari Hämäläinen, Itä-Suomen yliopisto. \n\nLisätietoja: Heidi Niskanen, p. 040 744 1910, heidi.niskanen@uef.fi\n21.10.2011\n\n © Itä-Suomen yliopisto\n Palaute\n\n

ISBN-10:
978-952-61-0543-7
Kieli:
eng
Sivumäärä:
154 s.
Tekijät:
Niskanen Heidi (diss)
Tuotekoodi 020752
25,25 €