Theoretical Analysis and Numerical Simulation of Spectral Radiative Properties of Combustion Gases in Oxy/Air-Fired Combustion Systems

Energy efficiency is one of the major objectives which should be achieved in order to implement the limited energy resources of the world in a sustainable way. Since radiative heat transfer is the dominant heat transfer mechanism in most of fossil fuel combustion systems, more accurate insight and models may cause improvement in the energy efficiency of the new designed combustion systems. The radiative properties of combustion gases are highly wavelength dependent. Better models for calculating the radiative properties of combustion gases are highly required in the modeling of large scale industrial combustion systems. With detailed knowledge of spectral radiative properties of gases, the modeling of combustion processes in the different applications can be more accurate. In order to propose a new method for effective non gray modeling of radiative heat transfer in combustion systems, different models for the spectral properties of gases including SNBM, EWBM, and WSGGM have been studied in this research. Using this detailed analysis of different approaches, the thesis presents new methods for gray and non gray radiative heat transfer modeling in homogeneous and inhomogeneous H2O–CO2 mixtures at atmospheric pressure. The proposed method is able to support the modeling of a wide range of combustion systems including the oxy-fired combustion scenario. The new methods are based on implementing some pre-obtained correlations for the total emissivity and band absorption coefficient of H2O–CO2 mixtures in different temperatures, gas compositions, and optical path lengths. They can be easily used within any commercial CFD software for radiative heat transfer modeling resulting in more accurate, simple, and fast calculations. The new methods were successfully used in CFD modeling by applying them to industrial scale backpass channel under oxy-fired conditions. The developed approaches are more accurate compared with other methods; moreover, they can provide complete explanation and detailed analysis of the radiation heat transfer in different systems under different combustion conditions. The methods were verified by applying them to some benchmarks, and they showed a good level of accuracy and computational speed compared to other methods. Furthermore, the implementation of the suggested banded approach in CFD software is very easy and straightforward.

Mikä on air-fligt-periaate?

kuv., 14 x 22 cm

Mikä on air-fligt-periaate?

kuv., 14 x 22 cm

Air policing turvallisuuspoliittisena kysymyksenä Suomessa

Tutkimuksessa tarkastellaan air policingia turvallisuuspoliittisena kysymyksenä Suomessa, Islannin ilmavalvontahankkeen kautta. Tavoitteena oli selvittää Islannin ilmavalvonnasta käydyn julkisen keskustelun perusteella, miten air policing näyttäytyy Suomen turvallisuuspolitiikassa. Air policingilla tarkoitetaan vieraan suvereenin valtion ilmatilan koskemattomuuden valvontaa ja turvaamista rauhan aikana. Suomen turvallisuuspolitiikassa air policing on aiemmin käyttämätön työväline. Tutkimuksessa analysoitiin Suomessa käytyä julkista keskustelua Islannin ilmavalvonnasta. Keskustelua tutkittiin puolustusvoimien lakisääteisten tehtävien ja Suomen sotilaallisen liittoutumattomuuden näkökulmista. Tarkastelujen perusteella tehtiin johtopäätöksiä air policingista Suomen turvallisuuspoliittisena kysymyksenä. Tutkimuksen aineisto koostui Islannin ilmavalvontaa käsittelevistä Helsingin Sanomien, Uuden Suomen, Kylkiraudan ja Sotilasaikakauslehden kirjoituksista, eduskunnan täysistuntojen pöytäkirjoista sekä keskeisten turvallisuuspoliittisten päättäjien lausunnoista. Tarkasteltava ajanjakso oli vuoden 2009 alusta vuoden 2012 loppuun. Tutkimusmenetelmä oli sisällönanalyysi. Islannin ilmavalvonnasta käyty julkinen keskustelu koostui lyhyestä jaksosta vuonna 2009 sekä vilkkaasta ja laaja-alaisesta keskustelusta vuonna 2012. Tärkeimpiä sisältöteemoja olivat Nato ja Suomen liittoutumattomuus sekä pohjoismainen yhteistyö. Keskustelussa muodostui vastakkainasettelu, jossa toinen mielipide kannatti ja toinen vastusti Suomen osallistumista Islannin ilmavalvontaan. Puolustusvoimien lakisääteisiä tehtäviä käsiteltiin julkisuudessa vähän. Sen sijaan Suomen sotilaallinen liittoutumattomuus oli keskustelun ytimessä. Islannin ilmavalvontahankkeen kriitikot katsoivat osallistumisen vaarantavan Suomen liittoutumattomuuden Islannin Nato-jäsenyyden vuoksi. Hankkeen kannattajat perustelivat osallistumisen olevan osan tiivistyvää pohjoismaista puolustusyhteistyötä. Suomen ylin turvallisuuspoliittinen johto on ollut valmis ottamaan käyttöön air policingin Islannin ilmavalvontahankkeen yhteydessä. Kysymys on osoittautunut poliittisesti vaikeaksi, eikä konsensusta ole saavutettu. Maaliskuussa 2013 näyttää siltä, että mahdollinen osallistuminen Islannin ilmavalvontaan toteutuu harjoitusmuotoisena, jolloin siinä ei ole kyse varsinaisesta air policingista.

Indoor air quality at a waste incineration plant in Finland

Waste has been incinerated for energy utilization for more than a hundred years, but the harmful emissions emitted from the incineration plants did not begin to cause concern until the 1980s. Many plants were shutdown and the waste incineration plant in Kyläsaari Helsinki was one of them. In later years, new landfill regulations have increased the interest in waste incineration. During the last year, four new plants were taken into operation in Finland, Westenergy in Vaasa among them. The presence of dust has been observed indoors at Westenergy waste incineration plant. Dust is defined as particles with a diameter above 10 μm, while fine particles have a diameter smaller than 2.5 μm, ultrafine under 0.1 μm and nanoparticles under 0.05 μm. In recent years, the focus of particle health research has been changed to investigate smaller particles. Ultrafine particles have been found to be more detrimental to health than larger particles. Limit values regulating the concentrations of ultrafine particles have not been determined yet. The objective of this thesis was to investigate dust and particles present inside the Westenergy waste incineration facility. The task was to investigate the potential pollutant sources and to give recommendations of how to minimize the presence of dust and particles in the power plant. The total particle number concentrations and size distributions where measured at 15 points inside the plant with an Engine Exhaust Particle Sizer (EEPS) Spectrometer. The measured particles were mainly in the ultrafine size range. Dust was only visually investigated, since the main purpose was to follow the dust accumulation. The measurement points inside the incineration plant were chosen according to investigate exposure to visitors and workers. At some points probable leakage of emissions were investigated. The measurements were carried out during approximately one month in March–April 2013. The results of the measurements showed that elevated levels of dust and particles are present in the indoor air at the waste incineration plant. The cleanest air was found in the control room, warehouse and office. The most polluted air was near the sources that were investigated due to possible leakage and in the bottom ash hall. However, the concentrations were near measured background concentrations in European cities and no leakage could be detected. The high concentrations were assumed to be a result of a lot of dust and particles present on surfaces that had not been cleaned in a while. The main source of the dust and particles present inside the waste incineration plant was thought to be particles and dust from the outside air. Other activities in the area around the waste incineration facility are ground work activities, stone crushing and traffic, which probably are sources of particle formation. Filtration of the outside air prior entering the facility would probably save personnel and visitors from nuisance and save in cleaning and maintenance costs.

[Air de Laodice]

Soitinnus: lauluääni (sopraano), piano.

Brazil : general railroads : Brazil : telegraphic lines

Kartta kuuluu A. E. Nordenskiöldin kokoelmaan

Characterization of amine-based CO2 adsorbent for Direct Air Capture

Direct air capture technologies extract CO2 from air at a concentration of as low as 400ppm. The captured CO2 can be used for the production of synthetic methane or liquid fuels. In the literature survey of this thesis, results related to direct air capture by using solid sorbents are presented and critically discussed. In the experimental part, a proprietary amine functionalized resin is characterized for direct air capture. Structural comparison is also made to a commercial resin of similar type. Based on the literature survey, the most important parameters in direct air capture process are low adsorption and desorption temperatures, good cyclic stability in dry and humid conditions, high CO2 outlet purity and a high working capacity. Primary amine functionalized solid sorbents are found to often have good qualities for direct air capture, but overall process performance is rarely studied exhaustively. Based on FTIR spectra, both resin adsorbents are found to be consisted of polystyrene functionalized with primary amine, and capture CO2 by forming carbamate. The commercial resin is more porous, has a slightly higher particle size and contains fewer impurities. Important physical parameters are gained of the proprietary resin, such as internal porosity and median particle size. The resin’s amine group is found to endure thermal treatment reasonably well. CO2 adsorption capacity gained by thermal gravimetry from 400ppm CO2 is highest at 25oC, and is found to be reasonable compared to values presented in literature. Thus, the resin is stated to exhibit promising qualities for direct air capture.

Air-Sea Battle -konsepti John Wardenin Enemy as a System -teorian näkökulmasta

Tutkielman tavoitteena oli analysoida Air-Sea Battle -konseptia ja sen lähtökohtana ollutta viholliskuvaa John Wardenin Enemy as a System -teorian näkökulmasta julkisten asiakirjojen, raporttien ja artikkeleiden avulla. Tutkimusmenetelmänä on käytetty teoriaohjaavaa sisällönanalyysia. Tutkimusongelmaksi muodostui: ”Miten Air-Sea Battle -konsepti näyttäytyy Wardenin Enemy as a System -teorian näkökulmasta?” Tutkimuskysymyksien avulla pyrittiin lisäksi löytämään konseptin kehittämiseen johtaneita tekijöitä suurstrategisella tasolla, arvioimaan konseptin mukaista aseellisen voiman käyttöä sekä analysoimaan konseptia suhteessa Wardenin näkemyksiin sotilasstrategiasta. Wardenin Enemy as a System -teoria on esitelty tutkielman alkupuolella hyödyntäen alkuperäistekstejä, aiheesta kirjoitettuja tutkimuksia ja artikkeleita sekä sotataidollista kirjallisuutta. Air-Sea Battle -konseptia käsittelevän luvun aineisto on luokiteltu Wardenin neljän strategisen kysymyksen teemojen, eli tavoitteen, vaikuttamisen kohteiden, keinojen ja irtautumisen, mukaisesti. Tärkeimmät lähteet varsinaisen Air-Sea Battle -asiakirjan lisäksi olivat Yhdysvaltojen turvallisuus- ja sotilasstrategiaa määrittelevät dokumentit, tutkimuslaitosten julkaisemat raportit sekä aikakauslehtiartikkelit. Aineiston perusteella Yhdysvallat näkee tiettyjen valtioiden, kuten Kiinan, kehittyvät niin kutsutut anti-access/area denial -suorituskyvyt uhkana alueelliselle tasapainolle ja heidän kyvylleen ylläpitää sotilaallista läsnäoloa strategisesti merkittävillä alueilla. Air-Sea le -konseptin tavoitteena on määritellä ja kehittää suorituskyvyt, operatiiviset suunnitelmat ja toimintamallit, joiden mukaan toimivalla joukolla kyetään luomaan riittävä pelotevaikutus konfliktin ehkäisemiseksi tai säilyttämään toiminnanvapaus alueella sen muodostuessa.

Air defence in Northern Europe

Finnish Defence Studies is published under the auspices of the National Defence College, and the contributions reflect the fields of research and teaching of the College. Finnish Defence Studies will occasionally feature documentation on Finnish Security Policy. Views expressed are those of the authors and do not necessarily imply endorsement by the National Defence College.