Puukuitususpension suotautumisen kokeellinen mittaus

Abstract

Tässä työssä kehitetään ja testataan mittauslaitteistoa, jonka avulla voidaan tutkia puukuitususpension suotautumista. Tavoitteena on kehittää laitteisto sellaiseksi, että sillä saadaan kerättyä hyvälaatuista dataa suotautumistapahtumasta ja voidaan toistaa suotautumisia mahdollisimman identtisinä. Työssä tutkitaan myös teoreettista mallia, jonka avulla suotautumista on mahdollista simuloida annettujen lähtötietojen perusteella. Tätä varten toiseksi tavoitteeksi asetetaan mittaussarjan tekeminen parannetulla laitteistolla ja teoreettisen mallin testaaminen saadun datan avulla.

Mittauslaitteistoon kuuluu suotautumislaite, tietokone ja ultraääni-Doppler nopeusmittauslaite. Suotautumislaite koostuu paksusta pystysuorasta vesisäiliöön kiinnitetystä putkesta, jonka alapäässä on viira. Puukuitususpensio laitetaan tähän putkeen ja tutkittava suotautuminen tapahtuu viiralla. Ultraääni-Doppler on laite joka mittaa nopeusprofiileja erilaisista virtauksista ultraäänipulssien avulla. Mittauslaitteistolla on tarkoitus määrittää puukuitujen nopeuskenttä pystysuunnassa suotautumisen aikana. Nopeuskentästä voidaan ratkaista kuitukerrosten polkuviivat ja rakennepaine.

Alkutilanteessa laitteistolla oli vaikea saada mitattua edes yhtä suotautumista onnistuneesti ja useamman mittauksen tekeminen peräkkäin oli mahdotonta. Suurimmat ongelmat aiheutti laitteistoon päässyt ilma, joka häiritsi ultraäänellä mittaamista. Laitteiston toimintaa parannettiin tiivistämällä vuotoja ja etsimällä ilmanlähteitä. Mittausten toistettavuuden parantamiseksi laitteistoon vaihdettiin toisenlainen pumppu ja lisättiin erinäisiä osia. Parannusten jälkeen tehtiin mittaussarja, joka sisälsi kuusi erilaista suotautumista. Näistä kustakin piirrettiin kuvaaja rakennepaineelle ja polkuviivoille ja niitä verrattiin teoreettisen mallin tuottamiin kuvaajiin.

Laitteiston parantaminen onnistui erittäin hyvin. Mittausten tekeminen helpottui ja tulosten laatu parani huomattavasti. Mittaussarjan tekeminen sujui myös ongelmitta ja saadun datan avulla voitiin todeta teoreettinen malli toimivaksi. Mallissa on edelleen parantamisen varaa, mutta kaikkiaan sitä voidaan pitää toimivana.