Refraktometrin COREn lämmönjohtavuuden optimointi
Leikas, Vilja (2019)
Leikas, Vilja
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052211144
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052211144
Tiivistelmä
Refraktometri on laite, joka mittaa nesteen pitoisuutta taitekertoimen avulla. Yksi refraktometrin tärkeimmistä komponenteista on CCD-kamerakortti, joka on herkkä yli 60 °C:n lämpötiloille. Kortin lämpeneminen voi johtaa sen vikaantumiseen, mikä estää laitteen käyttämistä korkeissa prosessilämpötiloissa.
Juho Mannisen vuonna 2014 valmistuneessa insinöörityössä oli etsitty ratkaisua tähän ja päädytty lopulta tulokseen, että parhaiten lämmönjohtavuutta refraktometrin sisällä voisi hillitä muuttamalla COREn (refraktometrin sisäosa jolle CCD-kamerakortti kiinnitetään) rakennetta.
Sen myötä tämän insinöörityön tehtävä oli suunnitella ja valmistaa prototyyppi uudesta COREsta, joka johtaisi vähemmän lämpöä kuin alkuperäinen. Työssä hyödynnettiin topologista optimointia ja virtaussimulointia.
Prototyyppi valmistettiin AISI 304-teräksestä, pääsyinä materiaalin helppo saatavuus ja alempi lämmönjohtamisarvo verrattuna alkuperäisessä mallissa käytettyyn 6026 T9-alumiiniin. Prototyypin valmistuksessa käytettiin 3D-tulostusta.Tekniikalla saatiin aikaiseksi malli, joka on tilavuudeltaan 76,5 % ja painoltaan 37,9 % pienempi kuin alkuperäinen kolmiosainen CORE.
Prototyyppia vertailtiin alkuperäisen COREn kanssa tekemällä molemmista versioista kokoonpanot, joiden lämpenemistä verrattiin vesihauteessa. Tässä hauteessa kierrätettiin 60 °C vettä 1,5 h kullakin kokoonpanolla ja lämpenemistä seurattiin lämpöantureiden avulla sekä camera bodyssa että CCD-kamerakortilla.
Työn tuloksena syntyi uusi, yksiosainen CORE, joka lämpenee laboratorion lämpöhauteessa 4 °C vähemmän kuin alkuperäinen CORE käytettynä 60 °C vedessä. Tulos on merkittävä parannus alkuperäiseen verrattuna ja kannustaa jatkosuunnitteluun yksiosaisen COREn kehittämisestä lopulliseksi tuotteeksi.
Juho Mannisen vuonna 2014 valmistuneessa insinöörityössä oli etsitty ratkaisua tähän ja päädytty lopulta tulokseen, että parhaiten lämmönjohtavuutta refraktometrin sisällä voisi hillitä muuttamalla COREn (refraktometrin sisäosa jolle CCD-kamerakortti kiinnitetään) rakennetta.
Sen myötä tämän insinöörityön tehtävä oli suunnitella ja valmistaa prototyyppi uudesta COREsta, joka johtaisi vähemmän lämpöä kuin alkuperäinen. Työssä hyödynnettiin topologista optimointia ja virtaussimulointia.
Prototyyppi valmistettiin AISI 304-teräksestä, pääsyinä materiaalin helppo saatavuus ja alempi lämmönjohtamisarvo verrattuna alkuperäisessä mallissa käytettyyn 6026 T9-alumiiniin. Prototyypin valmistuksessa käytettiin 3D-tulostusta.Tekniikalla saatiin aikaiseksi malli, joka on tilavuudeltaan 76,5 % ja painoltaan 37,9 % pienempi kuin alkuperäinen kolmiosainen CORE.
Prototyyppia vertailtiin alkuperäisen COREn kanssa tekemällä molemmista versioista kokoonpanot, joiden lämpenemistä verrattiin vesihauteessa. Tässä hauteessa kierrätettiin 60 °C vettä 1,5 h kullakin kokoonpanolla ja lämpenemistä seurattiin lämpöantureiden avulla sekä camera bodyssa että CCD-kamerakortilla.
Työn tuloksena syntyi uusi, yksiosainen CORE, joka lämpenee laboratorion lämpöhauteessa 4 °C vähemmän kuin alkuperäinen CORE käytettynä 60 °C vedessä. Tulos on merkittävä parannus alkuperäiseen verrattuna ja kannustaa jatkosuunnitteluun yksiosaisen COREn kehittämisestä lopulliseksi tuotteeksi.