Sylinterikuivatuksen tehostaminen
Ahlholm, Lotta (2010)
2010
Konetekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2010-05-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201005101120
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201005101120
Tiivistelmä
Pääasiallisin kuivatusmenetelmä paperinvalmistuksessa on sylinterikuivatus. Paineistetulla höyryllä lämmitettävät valurautaiset kuivatussylinterit eivät kuitenkaan ole kuivatusteholtaan riittäviä nykyisien paperikoneiden nopeuksiin verrattuna. Tämän työn tavoitteena on selvittää menetelmiä, joilla sylinterikuivatusta saataisiin tehostettua.
Työssä perehdytään paperin kuivatukseen ja sylinterikuivatuksen lämmönsiirtoon. Sylinterikuivatuksessa höyrystä sylinterin sisälle tiivistyvä lauhde, sylinterin vaippa sekä sylinterin ja paperin välinen kontakti muodostavat lämpövastuksia, jotka aiheuttavat lämpöhäviöitä, eikä kaikkea höyryn luovuttamaa lämpöä saada hyödynnettyä paperin kuivatukseen. Lämmönsiirtotarkasteluissa tutkitaan, kuinka kukin näistä vastuksista muodostuu, niiden vaikutusta kokonaislämpövastukseen sekä mahdollisuuksia niiden pienentämiseksi. Nykyisiä kuivatusratkaisuja ja niiden rakenteita tarkastellaan ennen uusien rakenteiden esittelyä ja analysointia. Uusia, vielä paperikoneissa käyttämättömiä sylinterirakenteita, ovat erilaisin jäykistein varustetut ohutvaippaiset sylinterit sekä kanavarakenteiset sylinterit.
Työssä tutkitaan tarkemmin sisäpuolelta aksiaalisesti uritetun kuivatussylinterin lämmönsiirtoa. Urasylinterille suoritettiin laskelmat, joissa tarkasteltiin urien lukumäärän, sylinterin ulkopinnan ja paperikoneen käyntinopeuden vaikutuksia lämmönsiirtoon höyrystä paperiin. Laskennallisessa osaa varten suoritettiin myös kuivatussimulointi, jossa kuvitteelliselle paperikoneelle vaihdettiin kuivatusteholtaan parempia sylintereitä perinteisten tilalle. Simuloinnin tuloksena saatiin selville uudistuksen mahdollistama konenopeuden kasvu. Nopeuden kautta saadaan selville tuoton kasvu, josta päästään edelleen käsiksi taloudelliseen puoleen.
Kaiken kaikkiaan voidaan todeta, että sylinterikuivatuksen suurin tehostamispotentiaali saataisiin käyttöön maksimoimalla lämmönsiirto sekä lauhteessa että sylinterivaipassa. Nopeammin ja helpommin lämmönsiirtoa saataisiin kuitenkin tehostettua vaikuttamalla lauhteen lämmönsiirtoon, tämän todistavat myös urasylinterille suoritetut laskelmat. Sylinterivaipan lämmönsiirron parantaminen vaatisi suuria konstruktiomuutoksia ja sitä myöten pitkät tuotekehitys- ja testausprosessit. /Kir10
Avainsanat: kuivatussylinteri, paperin kuivatus, kuivatusteho, lämmönsiirto
Työssä perehdytään paperin kuivatukseen ja sylinterikuivatuksen lämmönsiirtoon. Sylinterikuivatuksessa höyrystä sylinterin sisälle tiivistyvä lauhde, sylinterin vaippa sekä sylinterin ja paperin välinen kontakti muodostavat lämpövastuksia, jotka aiheuttavat lämpöhäviöitä, eikä kaikkea höyryn luovuttamaa lämpöä saada hyödynnettyä paperin kuivatukseen. Lämmönsiirtotarkasteluissa tutkitaan, kuinka kukin näistä vastuksista muodostuu, niiden vaikutusta kokonaislämpövastukseen sekä mahdollisuuksia niiden pienentämiseksi. Nykyisiä kuivatusratkaisuja ja niiden rakenteita tarkastellaan ennen uusien rakenteiden esittelyä ja analysointia. Uusia, vielä paperikoneissa käyttämättömiä sylinterirakenteita, ovat erilaisin jäykistein varustetut ohutvaippaiset sylinterit sekä kanavarakenteiset sylinterit.
Työssä tutkitaan tarkemmin sisäpuolelta aksiaalisesti uritetun kuivatussylinterin lämmönsiirtoa. Urasylinterille suoritettiin laskelmat, joissa tarkasteltiin urien lukumäärän, sylinterin ulkopinnan ja paperikoneen käyntinopeuden vaikutuksia lämmönsiirtoon höyrystä paperiin. Laskennallisessa osaa varten suoritettiin myös kuivatussimulointi, jossa kuvitteelliselle paperikoneelle vaihdettiin kuivatusteholtaan parempia sylintereitä perinteisten tilalle. Simuloinnin tuloksena saatiin selville uudistuksen mahdollistama konenopeuden kasvu. Nopeuden kautta saadaan selville tuoton kasvu, josta päästään edelleen käsiksi taloudelliseen puoleen.
Kaiken kaikkiaan voidaan todeta, että sylinterikuivatuksen suurin tehostamispotentiaali saataisiin käyttöön maksimoimalla lämmönsiirto sekä lauhteessa että sylinterivaipassa. Nopeammin ja helpommin lämmönsiirtoa saataisiin kuitenkin tehostettua vaikuttamalla lauhteen lämmönsiirtoon, tämän todistavat myös urasylinterille suoritetut laskelmat. Sylinterivaipan lämmönsiirron parantaminen vaatisi suuria konstruktiomuutoksia ja sitä myöten pitkät tuotekehitys- ja testausprosessit. /Kir10
Avainsanat: kuivatussylinteri, paperin kuivatus, kuivatusteho, lämmönsiirto