Virtausjakauman visualisointi matalasakeusjauhimessa

Abstract

The objective of this work was to develop analyzing method for flow visualization in low-consistency refiner. When analyzing method was developed, different tracer parti-cles were considered. Following and analyzing the movement of these tracer particles will give more information about flow inside the refiner. Tracer particles should match to wooden fibers’ properties in fluid flow. Different wood species can be identified and separated based on fiber dimensions which could be used to calculate amount of known fiber dimensions in unknown fiber suspension. Low-consistency refining will change fiber dimensions so accuracy based on fiber dimensions will decrease. By dying fibers, good correlation between the amount of black fibers and optical properties of laboratory sheets was found. Light absorption coefficient and lightness L* seems to be good indicators when black fibers are identified from bleached chemical pulp suspension. Flow speed in different positions of low-consistency refiner can be studied by using high speed camera and particle image velocimetry methods (PIV). Amount of data and images can be large so analyzing software is needed for analyses. Flow visualization was tested and analyzed in low-consistency refiner located in Valmet Inkeroinen pilot plant. 5 sight classes were installed in refiner housing and high-speed filming and pulp samples were taken through these sample points. Laboratory sheets were made from pulp samples and by analyzing optical properties of laboratory sheets, fiber flow inside the refiner can be studied when black fibers are fed in two different points. Total flow through the refiner is affecting fiber flow distribution inside the low-consistency refiner and refiner housing. Flow visualization can be used for refiner and refiner segments development.

Tässä työssä tavoitteena oli kehittää matalasakeusjauhimen virtauksen visualisointiin analysointimenetelmä. Analysointimenetelmässä kuituvirtaukseen lisättiin tunnistettavia partikkeleja, joiden liikettä tutkimalla saadaan lisää tietoa virtauksesta jauhimen sisällä. Tunnistettavien partikkelien haluttiin mukailevan jauhatuksessa olevia puukuituja mahdollisimman hyvin. Eri puulajien tunnistaminen perustuen kuitudimensioihin on keino tunnistaa kaksi kuitujakaumiltaan erilaista kuitususpensioita toisistaan. Matalasakeusjauhatuksessa kuitudimensiot kuitenkin muuttuvat ja mittaustarkkuus heikkenee tässä menetelmässä. Kuituja värjäämällä saatiin hyvä korrelaatio värjättyjen kuitujen määrän ja tutkittujen laboratorioarkkien optisien ominaisuuksien välillä. Optisista ominaisuuksista valon absorptiokerroin ja vaaleusvaikutelma L* ovat hyviä mittareita tunnistettaessa mustaksi värjättyjä kuituja valkaistun sellun joukosta. Suurnopeuskuvauksen ja partikkelin seurantamenetelmän perusteella voidaan selvittää kuituvirtauksen nopeutta jauhimen eri kohdissa. Kuvien määrä tässä menetelmässä kasvaa suureksi ja kuvien analysointiin tarvitaan siihen tarkoitettu ohjelmisto. Kuitujen värjäyksellä ja partikkelin seurantamenetelmällä analysoitiin kuitujen virtausta Valmetin koelaitoksen matalasakeusjauhimesssa. Jauhimen pesään kiinnitettiin 5 kpl näkölaseja, joiden läpi virtausta kuvattiin. Samoista pisteistä otettiin massanäytteet. Massanäytteistä valmistettiin laboratorioarkkeja ja arkkien optisia ominaisuuksia tutkimalla selvitettiin kuitujen jakautumista jauhimen sisällä, kun värjättyjen kuitujen syöttö jauhimeen tehtiin kahteen eri pisteeseen. Jauhimen kokonaisvirtauksen havaittiin vaikuttavan kuitujen jakaumaan jauhimen sisällä sekä virtausnopeuteen pesäalueella. Virtauksen visualisointia voidaan käyttää jauhimen rakenteen ja jauhinterien kehityksen apuvälineenä.