Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Analysis of headbox structural strength: OptiFlo II TIS 2200
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Hållfasthetsanalys av inloppslåda : OptiFlo II TIS 2200 (Swedish)
Abstract [en]

Valmet is a world leading supplier of tissue machines. In the tissue industry the demand on the machines is high to be able to produce the finest paper for use in products such as toilet paper and napkins. The machine components need to perform to be able to produce a product of consistent quality. Many different properties of the tissue can be evaluated through manipulation of the fibre content. Layers of cellulose are added into the process through a headbox, which acts as nozzle which distributes the fibres and water along the machine width. The tissue machines can be around 6 metres wide which put high demands on structural rigidity of the machine components to be able to maintain a uniform product along the machine width. Crucial parts are calculated prior to manufacturing to make sure they fulfil stress and rigidity criteria.

This thesis covers the development of such a computational model of a headbox. The aim was to create a model which will be accurate in terms of deflection but also fast to calculate using ANSYS Workbench software.

Many simplifications were made in the model to speed up solving time such as:

• Removal of non-structural parts

• Mirror symmetry

• Material manipulation to replace perforated structurally important itemsAlso contact formulations were showing a large effect on accuracy and solution time in the model.With applied simplifications the solver time was decreased by over 73% compared to the initial model.

The computational model was used in the thesis to evaluate the current configuration of the transverse welds in the headbox when exposed to static load. The load was applied by internal pressure. An evaluation was desirable following a material change from austenitic stainless steel SS2343 to the LDX2101 of duplex grade. LDX2101 which have a significantly higher yield stress of near 500 MPa compared to 250 MPa for SS2343.For static evaluation the welds showed low stresses in welds throughout the headbox. This leaves room to possible optimization of weld applications by reduction to least recommended throat measure of 3mm. This reduction result in quicker manufacturing time and thereby lower manufacturing costs. Static calculations show possible reductions of 66% in application time.

Abstract [sv]

Valmet är en av de världsledande tillverkarna av tissue maskiner. I mjukpappersindustrin är kraven höga för att nå högsta möjliga kvalitet vid tillverkning av produkter som toalettpapper och näsdukar. Maskinkomponenterna behöver hålla högsta klass för att producera papper med oförändrad kvalitet. Många egenskaper hos mjukpapper går att manipulera genom förändring i fibersammansättning. Cellulosa fibrerna matas in i pappersmaskinerna genom en inloppslåda, som fungerar som en bred spruta som fördelar fibrer och vatten i en stråle utmed maskinens bredd. Tissue maskiner är inte sällan uppåt 6 meter breda, vilket ställer höga krav på styvheten hos komponenterna. Styvheten är viktig för att ha möjlighet att hålla en jämn kvalitet över hela maskinbredden. Viktiga delar beräknas därför innan tillverkning för att säkerställa att de uppfyller spännings- och utböjningskrav.

Det här examensarbetet gick ut på att utforma en beräkningsmodell för en inloppslåda. Fokus låg på att skapa en modell som både ger trovärdiga resultat men även snabb att beräkna genom programmet ANSYS Workbench.Många förenklingar gjordes för att reducera modellen och därmed snabba på beräkningen så som:

• Eliminering av icke strukturella komponenter.

• Symmetri genom ett symmetriplan.

• Framställning av materialekvivalenter för ersättning av perforerade strukturella komponenter.

Även kontaktformuleringar visade sig ha stor inverkan på tillförlitlighet och beräkningstid.Med applicerade förenklingar kunde beräkningstiden förkortas med över 73 % jämfört med utgångsmodellen.

Beräkningsmodellen användes i utvärdering av tvärgående svetsar i inloppslådan vid statisk belastning av inre tryck. En utvärdering var eftertraktad då stålet i inloppslådan har ändrats från tidigare austenitiskt rostfritt stål SS2343 till nuvarande duplex rostfritt LDX2101. LDX2101 har betydligt högre sträckgräns än tidigare SS2343 på nära 500 MPa jämfört med 250 MPa för SS2343.Genom statisk utvärdering visade svetsarna låga spänningar som inom kriterierna skulle vara möjliga att reduceras i dimension, till lägsta rekommenderade a-mått på 3mm. Detta kan i sin tur reducera tillverkningstid med över 66 %.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
National Category
Other Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-72012OAI: oai:DiVA.org:kau-72012DiVA, id: diva2:1315057
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-05-13 Created: 2019-05-10 Last updated: 2019-05-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2065 kB)11 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2065 kBChecksum SHA-512
4489224b560b7040cec03712b956ec5260a1b7b71a2d5b8e7618295b1c9d0673ec078ec5f0be476071f06234047a8e143d40fb390bf10e1072b5e55ef395f2ac
Type fulltextMimetype application/pdf
Arkivfil(2065 kB)10 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 2065 kBChecksum SHA-512
063ae7fcbc73c3f5f0da2661c09a4e65c3bc116f7603c67a8bef1addf20437605e1229266354a138fefce4c16e08a1474eb1e8b0e892c918de0fcf56e6376b8f
Type fulltextMimetype application/pdf

Other Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 21 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 75 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf