Kuplattoman sivuvirran tuottavan komponentin suunnittelu

Abstract

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli suunnitella komponentti, joka tuottaa kuplattoman sivuvirran dieseltankkausjärjestelmän päävirtauksesta. Komponentin käyttötarkoituksena on parantaa dieselin epäpuhtauksia mittaavan anturin mittaustarkkuutta poistamalla virrasta ilmakuplia, jotka voivat aiheuttaa virheellisiä mittaustuloksia. Työssä tarkasteltiin kaksifaasisen virtauksen teoriaa sekä ilmakuplien käyttäytymiseen vaikuttavia tekijöitä, kuten viskositeettia, painetta ja virtausnopeutta. Lisäksi selvitettiin yleisimpiä kaasu–neste-erotusmenetelmiä ja arvioitiin niiden soveltuvuutta tarkasteltuun käyttökohteeseen. Vertailussa käsiteltiin painovoimaerottimia, T-liitinerottimia, syklonierottimia sekä kapillaari-ilmiöön perustuvia ratkaisuja. Suunnitteluprosessissa hyödynnettiin AGCO Powerilta saatuja lähtötietoja sekä virtausopin perusteita. Eri ratkaisuvaihtoehtojen tarkastelun perusteella syklonierotin valittiin sopivimmaksi ratkaisuksi sen korkean erotustehokkuuden, kompaktin rakenteen ja suurille virtausnopeuksille soveltuvan toimintaperiaatteen vuoksi. Komponentin alustava mitoitus toteutettiin Stokesin lakiin perustuvien laskelmien avulla, joiden perusteella arvioitiin ilmakuplien liikettä sekä määritettiin erottimen keskeiset geometriset mitat. Työn tuloksena muodostettiin syklonierottimeen perustuva komponenttikonsepti sekä siitä laadittu 3D-malli. Tulokset osoittavat, että suunniteltu rakenne tarjoaa hyvän lähtökohdan kuplattoman sivuvirran tuottamiselle dieseltankkausjärjestelmässä. Lopullinen toimivuus ja erotustehokkuus voidaan kuitenkin varmistaa vasta prototyypin valmistuksen ja kokeellisen testauksen avulla.