Massaputkistojen virtaussuunnittelu

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin eräälle elintarviketeollisuuden yritykselle. Aihe koski juustomassan esipuristusallaslaitetta. Kehittämistarve liittyy juuston epätasaiseen levittymiseen esipuristusaltaassa. Sen syytä selvitetään tässä työssä virtaussuunnittelun avulla. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa tieto olemassa olevan esipuristusaltaan massansyöttöputkiston virtauksesta.

Opinnäytetyössä perehdyttiin tuotekehitystoimintaan sekä virtaussuunnitteluun. Simulointi tuotettiin Comsol-ohjelmistolla. Simulointia varten perehdyttiin massan virtaukseen, joka tässä työssä toteutettiin käyttämällä veden ominaisuuksia. Virtauksessa tuli huomioida veden, joka on newtonmainen neste, viskositeetti sekä virtauksen tyyppi. Virtausta tutkittiin laminaarisena ja turbulenttisena virtauksena. Virtaustyypin selvittämiseen käytettiin Reynoldsin lukua.

Simulointi on merkittävä tekijä tuotteen laadun kehittämisessä. Sen avulla saatiin selville massan virtaus putkistoissa kustannustehokkaasti. Simuloinnin etuna verrattuna perinteiseen tuotekehitykseen on se, ettei tuotetta tarvitse valmistaa ja testata. Tämän vuoksi myös tuotekehitysprosessi nopeutuu. Kehittämistyön tuloksena valmistui selvitys juustomassan virtauksesta kahdessa eri putkimallissa. Tulokset osoittivat massan virtauksessa olevan paine-eroja, joiden perusteella johtopäätökset muodostettiin. Tulosten avulla voidaan tukea yrityksen tuotekehitystä sekä parantaa tuotteen laatua.

This thesis was made to a company of the food industry. The subject is the cheese mass pre-compression device. The need of the development connected to the uneven spreading of the cheese mass in the cheese mass pre-compression device. The reason for it is clarified in this thesis with flow designing. The purpose of the thesis was to produce the information about the flow of the existing mass pipes in the pre-compression device.

In the thesis the product development and flow design were studied. The simulation was produced with the Comsol -software. For the simulation the flow of the mass were studied, which in this thesis were carried out by using the properties of the water. In the flow attention had to be taken to the water which is a Newtonian fluid, viscosity and type of the flow. The flow was studied as a laminar and turbulent flow. The number of Reynolds was used to the clarifying of the flow type.

The simulation is a significant factor in developing the quality of the product. With the help of the simulation the cost-effective flow in the pipes were found out. The advantage of the simulation compared to the traditional product development is the fact that a product has neither to be made nor to be tested. Because of this the product development process also accelerates. The report on the flow of the cheese mass was completed in two models of separate pipe as a result of the development. The results showed the pressure differences on the basis of which the conclusions were formed in the flow of the mass. The results can be used to support the product development of the company and to improve the quality of the product.