”Sai keskittyä rauhassa yhteen ongelmaan” – dippatyössä mallinnettiin mustalipeän polttoa

”Hauskinta oli, kun sai keskittyä kaikessa rauhassa vain yhden ongelman ratkaisemiseen. Yliopisto-opinnoissa keskittyminen täytyy yleensä jakaa usean eri kurssin kesken, mutta nyt kaiken energian sai käyttää yhteen asiaan”, Nea Kuosmanen summaa opintojen viimeistä ponnistusta.

Kuosmanen ratkoi dippatyössään mustalipeän pisaroitumista numeerisen mallin avulla.

Mustalipeä syntyy sellunkeiton sivutuotteena. Se muodostuu sellupuusta liuenneesta ligniinistä ja muista orgaanisista aineista. Mustalipeää voidaan polttaa soodakattilassa lämpöenergiaksi. Kattilaan syötettävä mustalipeä pitää kuitenkin saada pisaroitumaan oikein, jotta sen polttaminen on tehokasta.

“Loin numeerisen mallin, joka kuvastaa soodakattilaan syötettävän mustalipeän pisaroitumista. Pisaroituminen on polton onnistumisen kannalta tärkeä tekijä, sillä se vaikuttaa muun muassa siihen, kuinka paljon lämpöenergiaa mustalipeän polttamisesta saadaan ulos”, Kuosmanen kertoo.

Koska soodakattilan sisälle on vaikea asettaa mittalaitteita mustalipeän pisarakoon mittaamiseksi, vaihtoehdoksi jäi numeerinen mallinnus. Sitä hyödyntämällä koko polttoprosessista voidaan tehdä energiatehokkaampi ja kannattavampi.

Kuosmasen mukaan mustalipeän pisarakoon numeerinen mallintaminen kyllä onnistui, mutta käytännössä nykyisten tietokoneiden laskentateho ei ole vielä riittävä mallin kovin kattavaan hyödyntämiseen käytännössä. Mallinnusprosessin vaatima laskentateho on niin suuri, että sen vuoksi mallinnusprosessi on kallis ja kestää pitkään.

“Sain toimimaan mallin, jossa mustalipeän eri syöttönopeuksilla mallinnetaan aineen pisarakokojakaumaa. Mallin tarkentaminen vaatisi kuitenkin lisää laskentatehoa. Tulevaisuudessa tietokoneiden suorituskyky ja laskentateho toivottavasti riittävät, ja mallista voi tulla hyödyllisempi käytännössä”, Kuosmanen toteaa.

Mallintamiseen vaadittu laskentateho oli haasteena myös dippatyön tekemisessä. Mallien rakentaminen oli työlästä, koska pisaroitumisen lisäksi myös mustalipeän kiehuminen olisi haluttu huomioida. Yhdeksi ongelmaksi osoittautui myös useamman yhtälön yhteensovittaminen kokonaisuudeksi, jonka laskeminen onnistuisi.

Haasteista huolimatta projekti oli kokonaisuudessaan mielenkiintoinen, eikä dippatyöstä jäänyt sen suurempia traumoja.

DIPPA

OTSIKKO: ”Black liquor spray simulation : Estimating droplet size distribution with Eulerian to Lagrangian hybrid model.”
MITTA: 68 sivua.
ALA: Ympäristö- ja energiatekniikka.
KAUAN KESTI? Kahdeksan kuukautta.
JÄIKÖ TRAUMOJA? ”Ei oikeastaan.”