Vesileima-arkistopaperi

Mittasimme Hannan kanssa vesileima-arkistopaperista karheutta, ilmanläpäisevyyttä, paksuutta, tiheyttä, neliömassaa, vaaleutta, opasiteettia, repäisylujuutta, vetolujuutta, murtotyötä, venymää ja puhkaisulujuutta.

Karheus

Paperin sileyteen vaikuttaa täyteaineet, päällysteiden määrää ja kiillotus eli kalente-rointi.

300
400
320
270

Keskiarvo: 322,5

330
320
280
260

Keskiarvo 297,5

Ilmanläpäsy

Ilmanläpäisevyys mittaa paperin läpi virrannutta ilmamäärää.

55
48
48
45
45

Keskiarvo 48,2

Paksuus

Paperin paksuus riippuu massasta ja sen koostumuksesta, mutta lopullinen paksuus säädetään kalanteroinnissa. 

103
102
106
105
106

Keskiarvo 104,4 

Neliömassa

Neliömassa kertoo paperiin käytetyn kuiva-aineen sekä kosteuden määrän.

Punnitsimme paperin painon 5,1g ja mittasimme mitalla pituudet, jotka kertomalla saimme pinta-alan 618,6cm2. 

w= 10000 m/A,   10000*5,1/618,6  = 82,4g/m2

Tiheys

Paperin tiheys muodostuu käytetyistä raaka-aineista ja paperin huokoisuudesta.

X= 1000 w/t,  1000* 82,4g/m2 /104mikromilliä = 792,3 kg/m3

Vaaleus

Paperin vaaleus on kuitukoostumuksen, päällysteen ja muiden valmistuksessa käytettyjen raaka-aineiden summa. 

90,26

Opasiteetti

Opasiteettiarvo kertoo kuinka läpinäkymätöntä paperi on. Opasiteettiin vaikuttavat eniten paperin kuitukoostumus, paksuus sekä täyteaineiden määrä ja laatu.

91,10

Repäsy

Repäisylujuus tarkoittaa paperin repäisyyn tarvittavaa voimaa.

Leikkasimme paperista 50*62 mm kokoisia palasia. Mittasimme lujuuden sekä kone että poikkisuunnassa, molemmista viisi 631 mN ja poikkisuunnassa 632 mN. Repäisyindeksi oli molemmissa suunnissa 7,7 mNm2/g.

Vetolujuus

Vetolujuus kertoo paperin kuormituksen, jonka se kestää murtumatta molemmista päistä eri suuntiin vedettäessä.

Konesuunnassa keskiarvo 5,861 kN/m ja poikkisuunnassa 4,243 kN/m 
Vetoindeksi konesuunnassa 71,1 Nm/g ja poikkisuunnassa 51,5 Nm/g
Murtotyö konesuunnassa 80,59 J/m2 ja poikkisuunnassa 106,1 J/m2
Murtotyöindeksi oli konesuunnassa 980 J/kg ja poikkisuunnassa 1290 J/kg
Paperin venymä konesuunnassa 2,02 % ja poikkisuunnassa 3,32 %.

Puhkasu

Puhkaisulujuus tarkoittaa suurinta hydraulista painetta, minkä paperi kestää rikkoutumatta.

Keskiarvo 277 kPa
Puhkaisuindeksi 3,4 kPam2/g

Mittauksia

Sellumassasta tehdyt paperiarkit leikkasin kokoon 14cm x 14cm ja punnitsin ne joista sitten valittiin 11 kpl keskenään samanpainoisinta.

Leikkasin neliöarkit leikkurilla repäsylujuutta varten. 
Jäljelle jäävästä materiaalista jää vetolujuutta ja puhkasulujuuden määritystä varten. 

Repäisylujuus

846 mN
835 mN
1413 mN
795 mN
1181 mN
KA: 1,014 mN 

Puhkaisulujus

531 kPa
510 kPa
498 kPa
486 kPa
469 kPa
550 kPa
485 kPa
506 kPa
557 kPa
550 kPa
KA: 514 kPa

Puhkaisuindeksi = puhkaisu kPa / neliömassa g/m2 = 5,365 kPam2 / g

Vetolujuus

Vetoindeksi = 1 000 * vetolujuus Nm/ g  / neliömassa g/m2

1 000 * 9,426 kn/m / 95,801 g/m2 = 98,39

Murtoindeksi = 1 000 * murtotyö J/m2 / neliömassa g/m2
1 000 * 145,9 J/m2 / 95,801 g/m2 = 1 522,94

Tiheyden määritys pyknometrillä

Mittasin eri vahvuuksisien natriumkloridi- (NaCl) eli suolaliosten tiheydet pyknometrillä ja määritin sen jälkeen funktion avulla x-massaprosenttisen liuoksen arvon x.

Työ:

Tein neljä eri massaprosenntista suolaliuosta (1%, 7% ja 12%)  ja opettajalta sama x-massaprosenttisen liuoksen.

Punnitsin tyhjän pyknometrin, jonka jälkeen täytin sen vedellä ja punnitsen pyknometrin uudestaan.

Täytin pyknometrin suolaliuksella ja punnitsin sen. Huuhdoin pyknometrin aina eri vahvuuksisien suolaliuosten välissä, ja punnitus jokaisen liuoksen.

Tulokset:

Vichyveden Ca- pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislauksen

Työssä määritin vichyveden pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislauksen. Työssä määritin myös Ca- pitoisuus titraamalla ennen ja jälkeen tislauksen. 

Tulokset:

x=näytteen ca-pitoisuus

a=titrauksen EDTA-kulutus

c=EDTA-liuoksen konsentraatio

v=alkuperäinen näytetilavuus

40.08=kalsiumin atomipaino

X = 40,08 * a * c * (1000/v)

40,08 * 2,2 ml * 0,01m * 20 =  17,63

Ca-pitoisuus (mg/L) 

Ennen tislausta: 25 mg/l

Tislauksen jälkeen: 17,63 mg/l

Virheprosentti: 29,47%

Ph      

Ennen tislausta: 4,23 ph

Tislauksen jälkeen: 4,56 ph

Virheprosentti: 7,24%

Johtokyky (uS/cm) 

Ennen tislausta: 275 uc/cm

Tislauksen jälkeen: 90,07 uc/cm

Virheprosentti: 30,56%

Lämmönsiirto levylämmönvaihtimella

Lämmönsiirrin eli lämmönvaihdin on energiatekniikan komponentti, jolla lämpöenergiaa siirretään eri lämpötilassa olevien fluidien välillä.

Useimmissa lämmönsiirtimissä lämpö siirtyy ilman, että fluidit sekoittuvat keskenään eli johtumalla tai lämpösäteilyllä. Sen sijaan konvektiolla tapahtuvaan lämmönsiirtoon ei tarvita mitään erityistä lämmönsiirrintä vaan lämpö siirtyy aineen mukana.

Lämmönsiirtimessä ei useimmiten ole liikkuvia osia, poikkeuksena ovat pyörivät lämmönsiirtimet kuten rekuperaattori. Lämmönsiirrin rakentuu lämmönsiirrinelementistä sekä fluidit erottavista säiliöistä tai putkista. Lämmönsiirrinelementin läpi lämpö siirtyy fluidista toiseen yleensä johtumalla.

Työn tarkoituksena oli perehtyä levylämmönvaihtimen rakenteeseen ja toimintaan sekä määrittää lämmönvaihtimen lämpöhäviöt.

Työ:

Aluksi tutustuin levylämmönvaihtimeen. 

Selvitin mistä kuuma ja kylmä vesi virtaavat sisään ja ulos. 

Tutustuin myös siihen, että mistä luen kuuman sekä kylmän veden sisäänmeno- ja ulosmenolämpötilan. 

Katsoin mistä seuraamme veden virtausta rotametriltä.

Sitten aloitin työn selvittämällä paljonko on maksimivirtauksesta 80%, 60%, 40% ja 30%.

Muunsin prosentit desimaaleiksi ja kerroin desimaaliluvut maksimivirtauksella; 
80% = 22x 0,8 = 17,6l/min
60% = 22x 0,6 = 13,2l/min
40% = 22x 0,4 = 8,8l/min
30% = 22x 0,3 = 6,6l/min

Ajoin vettä joissa veden virtaus oli 80%, 60% 40% ja 30%

Mittasin kuuman ja kylmän veden sisään- ja ulosmenolämpötilat ja merkitsimme ne ylös.

Lämmin vesi

Kylmä vesi

Lämpötila

Virtaus

Lämpötila

Virtaus

Sisään	Ulos	Tilavuus-virta	Massavirta	Sisään	Ulos	Tilavuusvirta	Massavirta
°C	°C	l/min	kg/s	°C	°C	l/min	kg/s
50	30	20	0,30	13	24	24	0,4
44	33	22	0,36	13	29	14	0,3
48	35	22	0,36	12	28	10	0,2
47	37	22	0,36	13	38	1	0,16
50	38	21	0,36	13	39	7	0,1

Seuraavaksi laskin veden luovuttaman ja vastaanotetun lämpömäärän. 

Laskin myös lämpöhäviöt joista näkee, että lämpöhäviöt olivat suuria.

Kuuman veden virtaus	Kylmän veden virtaus	Vastaan-otettu lämpö-määrä	Luovutettu lämpömäärä	Lämpöhäviöt
l/min	l/min	J/s	J/s	%
20	24	1843,6	25140	26,6
22	19	20112	24134	16,6
22	14	13408	19609	31,6
22	10	14647,8	22676	34,9
21	7	10894	17598	38

Kappa-luku

Kappaluvulla kuvataan kuitujen joukossa jäljellä olevan ligniinin määrää. 

Ligniini aiheuttaa massan ruskean värin ja mitä korkeampi kappaluku sitä tummempaa massa on. 

Ligniini pyritään poistamaan mahdollisimman tehokkaasti ennen valkaisua, koska keitossa ja happivaiheessa käytettävät kemikaalit ovat valkaisukemikaaleja halvempia. Liika ligniininpoisto keitossa ja happivaiheessa voi johtaa selluloosan liukenemiseen, mikä heikentää saantoa ja massan lujuutta. 

Keitosta tulevan massan kappaluku vaihtelee puulajeittain. Tavallisesti kappaluku vaihtelee kahdenkymmenen ja neljänkymmenen välillä. Mikäli massaa ei ole tarkoitus valkaista voi ligniinipitoisuus olla korkeampi.

Kappa-luku työ:

- Kaliumpermanganaatti pa 20 mmol/l- Natriumtiosulfaatti pa 0,2 mol/l- Kaliumjodidi pa 1,0 mol/l- Rikkihappo pa 2,0 mol/l- Tärkkelysliuos 0,2 %- Selluloosamassanäyte 

- Byretti 50 ml- Dekantteri 600 ml, 250 ml- Magneettisekoitin

Kappa-luvun määritys:

Massan kuiva-aine pitoisuus IR-kuivaimella 94,50%

Punnitsin 1,000 g massanäytettä, laitoin näytteen 600ml dekantteriin ja lisäsin 350 ml vettä. Tämän jälkeen pistin dekantterin magneettisekoittajalle ja odotin, että näyte oli hajonnut. Tällä välin otin 50 ml kaliumpermanganaattia ja 50 ml rikkihappoa. Kun näyte oli hajonut niin lisäsin happoseoksen näytteeseen, huuhdoin happoastian viellä 50 ml vedellä ja lisäsin näytteen. (Lopputilavuus 500ml) Odotin 10 min jonka jälkeen lisäsin 10 ml kaliumjodidia jonka jälkeen seos muuttui rusehtavaksi. Titrasin liuoksen natriumtiosulfaatilla kellertävään sävyyn. Tässä välissä lisäsin 5 ml tärkkelysliuosta jolloin väri muuttui tumman siniseksi. Viimeiseksi titrasin viellä seoksen värittömäksi.
Tiosulfaatin kulutus oli 15,9 ml.

Nollanäytteen määrityksessä tein ihan samanlailla, mutta ilman massanäytettä. Tiosulfaatin kulutus oli 20,6 ml.

Seuraavaksi otin 0,5 g massanäytettä ja tein sille ihan samanlailla jolloin tiosulfaatin kulutus oli 10,2 ml.

Kappa-luvun laskeminen:

m = (t/100)*p

m = massa
t = massan kuiva-ainepitoisuus
p = massanäytteen massa

(94.50/100)*1,00 = 0,945 g
(94,50/100)*0,5 = 0,4725 g

Reaktiossa kuluva permanganaatin määrä:

a = reaktiossa kuluva permanganaatin määrä
b = tiosulfaatin kulutus nollanäytteellä
c = tiosulfaatin kulutus massanäytteellä

20.6 - 10,2 = 10,4
10,4 * 2 = 20,8

20.6 - 15.9 = 4,7
4,7 * 2 = 9,4

Kappa-luku:

a = reaktiossa kulunut permanganaatin määrä
d = kerroin taulukosta
m = täysin kuiva massanäyte

20.8 * 0,982 / 0,945 = 21,6
9,4 * 0,94 / 0,4725 = 18,7

Alkoholipitoisuuden määritys oluesta tislaamalla

Aloitin kokoamalla tislauslaitteisto. 

- 250ml tislauskolvi

- Sähköhaude

- Vigreux -kolonni

- Tislausväliosa

- Lämpömittari

- Liebeg-jäähdytin

- Tislausmutka

- 100ml kolvi

- 2 kumiletkua

Tislaus:

- Mittasin 100ml olutta ja kaadoin sen tislauskolviin + lisäsin lusikan kärjellisen kiehumakiviä. 

- Sähköhaude päälle ja kolviin kiinni.

- Vesikierto päälle Liebeg-jäähdyttimeen

- Lämpötila nostettiin 79-84 c ja yritettiin pitää se siinä, mutta lämpötila nousi välillä yli 84 c jolloin sähköhaude laskettiin kolvista "irti"

- Tislaamista jatkettiin n. tuntia, jonka jälkeen otin tisleen talteen dekanterilasiin.

- Pipetoin tislettä millin ja punnitsin sen analyysivaa'alla.

TULOKSET: 

- Tislettä 4,4ml. 

- 1 ml = 0,781g.

- 99% etanolia.