Tiedotteet

Näytä tiedotekategoriat

Etusivu » Tiedotteet » Kemianteollisuus » Väitös: Ilmiöpohjaisen mallinnuksen käyttö yksikköprosessien suunnittelussa

Oulun yliopisto

Väitös: Ilmiöpohjaisen mallinnuksen käyttö yksikköprosessien suunnittelussa

Tiedote.
Julkaistu: 15.12.2014 klo 12:41
Julkaisija: Oulun yliopisto

Väitöskirjassa tutkittiin eri kemianteollisuuden yksikköprosesseja ilmiöpohjaisen mallinnuksen keinoin niiden mahdollisten optimointireittien löytämiseksi. Monien kemianteollisuuden yksikköprosessien suora kokeellinen tutkiminen on paitsi monin paikoin mahdotonta, myös erittäin kallista ja hankalaa. Tällöin numeerisella mallinnuksella voidaan saada systeemistä tietoa, joka ei muutoin olisi mahdollista. Tätä voidaan edelleen soveltaa sen toiminnan tehostamiseen ja saamaan sekä ajallisia että rahallisia säästöjä.

Yksikköprosesseja tutkittiin numeerisen virtausmallinnuksen (Computational Fluid Dynamics, CFD) ja partikkelimallinnuksen (Discrete Element Method, DEM) avulla. Tavoitteena oli tutkia, miten näitä voidaan käyttää tutkimuksen työkaluina ja kuinka ne soveltuvat teollisten yksikköprosessien tutkimukseen. Työkaluina käytettiin kaupallista ANSYS Fluent CFD -ohjelmistoa, avoimen lähdekoodin OpenFOAM CFD -ohjelmistoa ja LIGGGHTS DEM -ohjelmistoa.

Tutkittujen yksikköprosessien kautta tutkittiin niin numeriikkaa kuin mallinkehitystäkin. Numeerisista seikoista havaittiin, että käytettyjen ohjelmistojen välillä on suuria eroja niiden toiminnallisuudessa, jotka on hyvä olla tiedossa mallinnusta suoritettaessa. Tämä tuli erityisen hyvin selville, kun laskentaa pyrittiin optimoimaan kaasu-neste rajapinnan läheisyydessä. Molemmat käytetyt CFD-ohjelmistot käyttäytyivät hieman eri tavalla ja molemmissa havaittiin puutteita, joskin erityyppisiä. Mallinkehityksen puolelta tuotiin esille, kuinka olemassa olevia malleja voidaan kehittää ei-standardien aineensiirtomekanismien huomioimiseksi.  Lisäksi tarkasteltiin kuinka sekä laadullista että määrällistä validointia voidaan suorittaa mallinnusmenetelmän soveltuvuuden varmistamiseksi.

Yksikköprosesseista havaittiin, että putkilämmönvaihtimissa ilmaantuvaa likaantumista voidaan vähentää suuntaamalla virtausta seinämiä kohti ja täten parantaa laitteen tehokkuutta. Sulan teräksen ja levylämmönvaihtimen yhteydessä käytettyjen monifaasimallinnusten avulla pystyttiin päättelemään prosessien ominaisuuksia sekä kuinka niitä voitaisiin kehittää. Lisäksi havaittiin, että mallien kokeellinen todentaminen on erittäin haastavaa ja vaatii lisätutkimusta. Lopuksi lääkejauheen jatkuvatoimiseen rakeistukseen sovelletun DEM-mallinnuksen avulla pystyttiin määrittämään rakeistimen sisäisiä ominaisuuksia, mikä olisi suoraan tutkimalla erittäin hankalaa. Havaittiin, että sovellettua mallia voidaan käyttää prosessin optimoimiseksi, mutta myös sen kokeelliseen varmistamiseen tarvitaan vielä lisää tutkimusta.

- - -

Filosofian maisteri Timo Kulju väittelee Oulun yliopistossa 19.12.2014. Prosessitekniikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Utilization of phenomena-based modeling in unit operation design (Ilmiöpohjaisen mallinnuksen käyttö yksikköprosessien suunnittelussa). Vastaväittäjänä toimii professori Henrik Saxén Åbo Akademista ja kustoksena dosentti Esa Muurinen. Väitöstilaisuus alkaa Linnanmaalla OP-Pohjola-salissa (L 6) kello 12.

- - -

Oppiarvo ja nimi:
Filosofian maisteri Timo Kulju

Syntymäaika ja -paikka:
1980 Tornio

Yo-tutkintovuosi ja koulu:
1999 Tornion yhteislyseon lukio

Nykyinen työpaikka:
Oulun yliopisto, prosessi- ja ympäristötekniikka
050 350 4725

Tiedekunta ja laitos:
Teknillinen tiedekunta, prosessi- ja ympäristötekniikka
0294 480 000

Väittelijän yhteystiedot:
timo.kulju@oulu.fi

Väitöskirjan www-osoite: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-0712-4

Julkaisijan muita tiedotteita

Hae kategoriasta

Kategorian julkaisijoita

Kategorian uusimmat

ePressin asiakkaita
Trafi Radisson Blu Tellabs