Pienvesivoimalanmallinnus ja jakeluverkkovaikutusten tarkastelu

Tässä työssä simuloitiin Valkealassa sijaitsevaa Tirvan pienvesivoimalaitosta ja sen vaikutusta sähkönjakeluverkkoon. Pienvesivoimalaitos mallinnettiin PSCAD-ympäristöön verkko- ja voimalaitostietojen perusteella. Sähköverkko kuvattiin malliin koko 110 kV:n siirtävän verkon ja Tirvan pienjänniteverkon väliltä. Mallin avulla tehtiin sarja hajautettua sähköntuotantoa koskevia tarkasteluita. Tarkasteluissa huomattiin voimalaitoksen verkkoonliitynnän aiheuttavan standardien ylärajoilla olevan transienttisen muutoksen voimalaitoksen jännitteisiin. Työssä tehtiin yksityiskohtaisempi jännitehäviöiden mittaus voimalaitoksen pullonkaulana toimivalle pienitehoiselle jakelumuuntajalle. Tuotannon lisäämisen yhteydessä näkyvän yllättävän jännitteen laskun syyt paikannettiin muuntajalla tapahtuviin loistehon siirrosta johtuviin ylimääräisiin jännitehäviöihin. Voimalaitoksella ei ole merkittävää vaikutusta vikatilanteiden virtoihin.

Prosessimaisen toimintatavan soveltuvuus konepajan liiketoimintaprosessien johtamiseen

Kiristyvä kilpailu ja nopeat ympäristömuutokset aiheuttavat haasteita organisaatioiden johtamiseen. Yritykseltä edellytetään samaan aikaan reagointikykyä, joustavuutta, asiakasläheisyyttä sekä kustannustehokkuutta. Näihin haasteisiin voidaanvastata prosessimaisella toimintatavalla. Tämän työn tavoitteena on arvioida prosessimaisen toimintatavan soveltuvuutta konepajan toimintojenjohtamiseen ja arvioida millaisia hyötyjä prosessimaisella toimintatavalla voidaan saavuttaa. Työn teoriaosuudessa on perehdytty prosessiajattelun terminologiaan, prosessimaisen toiminnan kehittämiseen, avainprosessien tunnistamiseen ja prosessien kuvaamiseen sekä prosessien suorituskyvyn mittaamiseen. Työn käytännön osuudessa on perehdytty yrityksen toimintojen johtamiseen ja niissä ilmenneisiin ongelmiin, joihin prosessimaisella toiminnalla voitaisiin vaikuttaa. Lisäksi on huomioitu mitä ongelmia prosessimaisen toiminnan implementoinnissa saattaa esiintyä. Työssä on esitelty malli, jonka mukaisesti prosessimaista toimintaa voidaan yrityksessä kehittää. Työn tuloksena yrityksen avainprosessit on tunnistettu ja niistä on muodostettu prosessikartta sekä yrityksen tarjous- ja myyntiprosessi on kuvattu prosessinkuvausmenetelmällä.

Kunnallisten sähköisten palveluiden mallintaminen

Tämän diplomityön tarkoituksena on kuvata tiettyjen kunnallisten palvelujen rakenne ja prosessikuvaukset. Rakenne kuvataan OWL-mallinnuskielellä ja palvelun käyttäjien suorittamat toiminnot BPML-mallinnuskielen avulla. Työssä on tarkoituksena esittää, kuinka sekä rakenne että toiminnot pystytään kuvaamaan XML-pohjaisen esitystavan avulla, joita nämä OWL- ja BPML-mallinnuskielet ovat. Ensin esitellään työssä käytetyt mallinnuskielet ja ne ominaisuudet, jotka liittyvät tähän tutkimukseen. Tämän jälkeen esitellään työtä varten tehdyt työnkulkukaaviot ja rakennekaaviot,sekä näiden jalostus lopulliseen OWL-muotoon ja BPMN-muotoon . Työ jakautuu kahteen eri osavaiheeseen, joissa ensimmäisessä kerrotaan kuinka kunnallisen palvelun käsitemalli esitetään UML -luokkakaavioiden avulla ja kuinka tämä jalostetaan lopulliseen OWL-muotoon. Toinen osa työstä keskittyy palvelun prosessien mallintamiseen UML-työnkulkukaavioilla ja näiden kaavioiden muokkaamiseen BPMN-muotoon eli liiketoimintaprosessidiagrammeiksi. Kunnallisista palveluista valittiin tähän diplomityöhän tilanvaraus, jonka toimintaa on tarkasteltu haastattelemalla kuntien toimijoita, jotka ovat työssään tekemisissä tilanvaraustoimintojen kanssa. Tilanvarauksen osalta haastattelutiedot olivat valmiiksi saatavilla projektin avulla Päijät-Hämeen osalta, tosin tietojatäydennettiin haastattelemalla Kouvolan tilanvarauksesta huolehtivia henkilöitä.

Project Success through Effective Decisions: Case Studies on Project Goal Setting, Success Evaluation and Managerial Decision Making

The objective of the thesis is to structure and model the factors that contribute to and can be used in evaluating project success. The purpose of this thesis is to enhance the understanding of three research topics. The goal setting process, success evaluation and decision-making process are studied in the context of a project, business unitand its business environment. To achieve the objective three research questionsare posed. These are 1) how to set measurable project goals, 2) how to evaluateproject success and 3) how to affect project success with managerial decisions.The main theoretical contribution comes from deriving a synthesis of these research topics which have mostly been discussed apart from each other in prior research. The research strategy of the study has features from at least the constructive, nomothetical, and decision-oriented research approaches. This strategy guides the theoretical and empirical part of the study. Relevant concepts and a framework are composed on the basis of the prior research contributions within the problem area. A literature review is used to derive constructs of factors withinthe framework. They are related to project goal setting, success evaluation, and decision making. On the basis of this, the case study method is applied to complement the framework. The empirical data includes one product development program, three construction projects, as well as one organization development, hardware/software, and marketing project in their contexts. In two of the case studiesthe analytic hierarchy process is used to formulate a hierarchical model that returns a numerical evaluation of the degree of project success. It has its origin in the solution idea which in turn has its foundation in the notion of projectsuccess. The achieved results are condensed in the form of a process model thatintegrates project goal setting, success evaluation and decision making. The process of project goal setting is analysed as a part of an open system that includes a project, the business unit and its competitive environment. Four main constructs of factors are suggested. First, the project characteristics and requirements are clarified. The second and the third construct comprise the components of client/market segment attractiveness and sources of competitive advantage. Together they determine the competitive position of a business unit. Fourth, the relevant goals and the situation of a business unit are clarified to stress their contribution to the project goals. Empirical evidence is gained on the exploitation of increased knowledge and on the reaction to changes in the business environment during a project to ensure project success. The relevance of a successful project to a company or a business unit tends to increase the higher the reference level of project goals is set. However, normal performance or sometimes performance below this normal level is intentionally accepted. Success measures make project success quantifiable. There are result-oriented, process-oriented and resource-oriented success measures. The study also links result measurements to enablers that portray the key processes. The success measures can be classified into success domains determining the areas on which success is assessed. Empiricalevidence is gained on six success domains: strategy, project implementation, product, stakeholder relationships, learning situation and company functions. However, some project goals, like safety, can be assessed using success measures that belong to two success domains. For example a safety index is used for assessing occupational safety during a project, which is related to project implementation. Product safety requirements, in turn, are connected to the product characteristics and thus to the product-related success domain. Strategic success measures can be used to weave the project phases together. Empirical evidence on their static nature is gained. In order-oriented projects the project phases are oftencontractually divided into different suppliers or contractors. A project from the supplier's perspective can represent only a part of the ¿whole project¿ viewed from the client's perspective. Therefore static success measures are mostly used within the contractually agreed project scope and duration. Proof is also acquired on the dynamic use of operational success measures. They help to focus on the key issues during each project phase. Furthermore, it is shown that the original success domains and success measures, their weights and target values can change dynamically. New success measures can replace the old ones to correspond better with the emphasis of the particular project phase. This adjustment concentrates on the key decision milestones. As a conclusion, the study suggests a combination of static and dynamic success measures. Their linkage to an incentive system can make the project management proactive, enable fast feedback and enhancethe motivation of the personnel. It is argued that the sequence of effective decisions is closely linked to the dynamic control of project success. According to the used definition, effective decisions aim at adequate decision quality and decision implementation. The findings support that project managers construct and use a chain of key decision milestones to evaluate and affect success during aproject. These milestones can be seen as a part of the business processes. Different managers prioritise the key decision milestones to a varying degree. Divergent managerial perspectives, power, responsibilities and involvement during a project offer some explanation for this. Finally, the study introduces the use ofHard Gate and Soft Gate decision milestones. The managers may use the former milestones to provide decision support on result measurements and ad hoc critical conditions. In the latter milestones they may make intermediate success evaluation also on the basis of other types of success measures, like process and resource measures.

Soodakattilan vesi-höyrykierron simulointi

Työssä tutkitaan soodakattilan vesi-höyrykierron laskentaa APROS-simulointiohjelman avulla sekä mahdollisuutta rakentaa soodakattilalle oma mallikirjasto. Lisäksi tarkasteltiin mahdollisuuksia räätälöidä APROS:ista yrityksen omaa tarvetta vastaava simulointiohjelma. Kirjallisuusosuudessa esitellään soodakattilan rakenne pääpiirteittäin sekä APROS-simulointiohjelman ja Nowa-kiertolaskuohjelman laskentaperusteet. Tässä osuudessa kerrotaan myös yleisesti ohjelmien sisällöstä, rakenteesta sekä niiden käytöstä. Työn kokeellisessa osassa on kerrottu soodakattilan vesi-höyrykierron mallinnuksesta APROS:in avulla sekä mallikirjaston luomisen perusteet. Lisäksi tässä osuudessa kerrotaan alimallien tekemisestä ja niiden tarpeellisuudesta sekä simuloinnin ongelmakohdista. Työstä saatujen tulosten perusteella dynaamisen simuloinnin ja mallikirjaston avulla saadaan kiertolaskuja laskettua helposti ja luotettavasti. Alimallikirjastoa ylläpitämällä nopeutetaan kiertolaskuvariaatioden tekoa huomattavasti.

Mittausmenetelmien kehittaminen kuplakolonnille

Kuplakolonnireaktoreiden CFD-mallinnus on talla hetkella voimakkaasti kehittyva tutkimusalue. Kaksifaasivirtauksen luotettava simulointi ja mallintaminen on haastavaa kuplakolonnireaktorissa tapahtuvien ilmioiden monimutkaisuuden vuoksi. Reaktorin kayttaytymiseen vaikuttavat tekijat, kuten kolonnin hydrodynamiikka ja aineensiirto, tulee tuntea hyvin ennen mallien tekoa. Tassa tyossa on kokeellisesti tutkittu erilaisten mittausmenetelmien soveltuvuutta kuplakolonnin hydrodynamiikan tutkimiseen. Mittausmenetelmissa on keskitytty erityisesti CFD-mallien vaatimiin paikallisiin mittauksiin. Lisaksi tyossa on arvioitu mittausmenetelmien soveltuvuutta j a luotettavuutta CFD-mallien validointiin. Tyon kirjallisuusosassa on perehdytty kuplakolonnireaktorin hydrodynaamiseen kayttaytymiseen ja siihen vaikuttaviin tekijoihin. Naita ovat mm. reaktorityypit, kaasun dispergointi, virtaustyypit ja -alueet, kaasun tilavuusosuus, kaasukuplan koko ja kuplan nousunopeus. Mittauksia tehtiin kahdessa erikokoisessa kuplakolonnissa, joista pienemman halkaisija oli 0,078 m ja suuremman 0,182 m. Molempien kolonnien nestepinnan korkeus oli 4,62 m. Mittaukset tehtiin vesijohtovedella ja epaorgaanisella prosessiliuoksella. Hydrodynaamisista ominaisuuksista mitattiin kaasun tilavuusosuus, kaasukuplan koko seka kaasukuplan nousunopeus. Kaasun tilavuusosuusmittaukset tehtiin paaasiassa paine-eromittauksella ja joissakin tapauksissa pinnanmittausmenetelmalla. Kuplakoko- ja kuplan nousunopeusmittaukset tehtiin suumopeusvideokameralla ja laser Doppler-anemometrilla. Mittauksissa kaytettiin kahdeksaa erilaista kaasunjakolaitetta, joilla selvitettiin kaasunjakolaitteen ominaisuuksien vaikutusta kolonnin hydrodynamiikkaan. Tuloksista havaittiin, etta nestefaasin ominaisuuksilla oli suuri vaikutus kolonnin hydrodynaamiseen kayttaytymiseen. En kaasunjakolaitteilla vesijohtovedella mitatut hydrodynaamiset ominaisuudet eivat poikenneet paljoa toisistaan, kun taas prosessiliuoksella kaasunjakolaitteiden valille saatiin huomattavat erot. Mittausmenetelmista laser Doppler-anemometri ei kaytettavissa olleella optiikalla soveltunut kaasukuplien mittaamiseen. Kuplat olivat menetelmalle liian suuria. Suumopeusvideokamerallaja paine-eromittauksella paastiin hyviin tuloksiin.

Implisiittisen kalibroinnin soveltamismahdollisuudet kemiantekniikassa

Työn taustalla oli tavoite parantaa erään teollisuusprosessin toimintaa ja sen tuottoa mallintamalla reaktiovaiheen alussa tapahtuvan välituotteen muodostumisen reaktiokinetiikka sekä perinteisellä tavalla että implisiittisellä kalibroinnilla. Toisena tavoitteena oli selvittää, kuinka implisiittistä kalibrointia voidaan yleisemmin hyödyntää kemiantekniikassa. Implisiittinen kalibrointi on menetelmä, jolla voidaan ratkaista jonkin teoreettisen mallin parametrit suoraan epäsuorasta mittausdatasta (esimerkiksi spektreistä) lähes kokonaan ilman off-line analyysejä. Tämän työn kirjallisuusosassa on esitetty implisiittisen kalibroinnin toimintaperiaate sekä lyhyesti FTIR-spektrometrian perusteita. Työn kokeellisessa osassa on estimoitu tutkitun välituotteen muodostumisen kineettiset parametrit sekä tavanomaisella parametriestimoinnilla että implisiittisellä kalibroinnilla. Lisäksi kokeellisessa osassa on selvitetty lyhyesti tutkitun prosessin FTIR-spektrien lämpötilariippuvuuksia ja esitetty neljä mahdollista uutta sovelluskohdetta implisiittiselle kalibroinnille. Tavanomaisella parametriestimoinnilla saatiin estimoitua varsin yksiselitteiset arvot kineettisille parametreille. Myös mallin sovitus koedataan on hyvä kolmessa kokeessa viidestä. Parametriestimointi implisiittisellä kalibroinnilla onnistui lupaavasti vaikka tulokset eivät ole aivan niin hyviä kuin tavanomaisessa parametriestimoinnissa. Parhaat tulokset implisiittisessä kalibroinnissa saavutettiin suoralla kalibrointitavalla GRR (Generalized Ridge Regression)-kalibrointimenetelmää käyttämällä.

Cost Estimation of Engineering Environment Services

Työn tavoitteena oli kehittää tutkittavan insinööriyksikön projektien kustannusestimointiprosessia, siten että yksikön johdolla olisi tulevaisuudessa käytettävänään tarkempaa kustannustietoa. Jotta tämä olisi mahdollista, ensin täytyi selvittää yksikön toimintatavat, projektien kustannusrakenteet sekä kustannusatribuutit. Tämän teki mahdolliseksi projektien kustannushistoriatiedon tutkiminen sekä asiantuntijoiden haastattelu. Työn tuloksena syntyi kohdeyksikön muiden prosessien kanssa yhteensopiva kustannusestimointiprosessi sekä –malli.Kustannusestimointimenetelmän ja –mallin perustana on kustannusatribuutit, jotka määritellään erikseen tutkittavassa ympäristössä. Kustannusatribuutit löydetään historiatietoa tutkimalla, eli analysoimalla jo päättyneitä projekteja, projektien kustannusrakenteita sekä tekijöitä, jotka ovat vaikuttaneet kustannusten syntyyn. Tämän jälkeen kustannusatribuuteille täytyy määritellä painoarvot sekä painoarvojen vaihteluvälit. Estimointimallin tarkuutta voidaan parantaa mallin kalibroinnilla. Olen käyttänyt Goal – Question – Metric (GQM) –menetelmää tutkimuksen kehyksenä.

Factors Affecting the Forecasting Accuracy of Diffusion Models

Tutkielman tavoitteena oli tarkastella innovaatioiden leviämismallien ennustetarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä. Tutkielmassa ennustettiin logistisella mallilla matkapuhelinliittymien leviämistä kolmessa Euroopan maassa: Suomessa, Ranskassa ja Kreikassa. Teoriaosa keskittyi innovaatioiden leviämisen ennustamiseen leviämismallien avulla. Erityisesti painotettiin mallien ennustuskykyä ja niiden käytettävyyttä eri tilanteissa. Empiirisessä osassa keskityttiin ennustamiseen logistisella leviämismallilla, joka kalibroitiin eri tavoin koostetuilla aikasarjoilla. Näin tehtyjä ennusteita tarkasteltiin tiedon kokoamistasojen vaikutusten selvittämiseksi. Tutkimusasetelma oli empiirinen, mikä sisälsi logistisen leviämismallin ennustetarkkuuden tutkimista otosdatan kokoamistasoa muunnellen. Leviämismalliin syötettävä data voidaan kerätä kuukausittain ja operaattorikohtaisesti vaikuttamatta ennustetarkkuuteen. Dataan on sisällytettävä leviämiskäyrän käännöskohta, eli pitkän aikavälin huippukysyntäpiste.

Fusion weld metal solidification:Continuum from weld interface to centerline

We present a brief résumé of the history of solidification research and key factors affecting the solidification of fusion welds. There is a general agreement of the basic solidification theory, albeit differing - even confusing - nomenclatures do exist, and Cases 2 and 3 (the Chalmers' basic boundary conditions for solidification, categorized by Savage as Cases) are variably emphasized. Model Frame, a tool helping to model the continuum of fusion weld solidification from start to end, is proposed. It incorporates the general solidification models, of which the pertinent ones are selected for the actual modeling. The basic models are the main solidification Cases 1…4. These discrete Cases are joined with Sub-Cases: models of Pfann, Flemings and others, bringing needed Sub-Case variables into the model. Model Frame depicts a grain growing from the weld interface to its centerline. Besides modeling, the Model Frame supports education and academic debate. The new mathematical modeling techniques will extend its use into multi-dimensional modeling, introducing new variables and increasing the modeling accuracy. We propose a model: melting/solidification-model (M/S-model) - predicting the solute profile at the start of the solidification of a fusion weld. This Case 3-based Sub-Case takes into account the melting stage, the solute back-diffusion in the solid, and the growth rate acceleration typical to fusion welds. We propose - based on works of Rutter & Chalmers, David & Vitek and our experimental results on copper - that NEGS-EGS-transition is not associated only with cellular-dendritic-transition. Solidification is studied experimentally on pure and doped copper with welding speed range from 0 to 200 cm/min, with one test at 3000 cm/min. Found were only planar and cellular structures, no dendrites - columnar or equiaxed. Cell sub structures: rows of cubic elements we call "cubelettes", "cell-bands" and "micro-cells", as well as an anomalous crack morphology "crack-eye", were detected, as well as microscopic hot crack nucleus we call "grain-lag cracks", caused by a grain slightly lagging behind its neighbors in arrival to the weld centerline. Varestraint test and R-test revealed a change of crack morphologies from centerline cracks to grainand cell boundary cracks with an increasing welding speed. High speed made the cracks invisible to bare eye and hardly detectable with light microscope, while electron microscope often revealed networks of fine micro-cracks.

Coolant Flow and Heat Transfer in Pebble-Bed Reactor Core

This thesis gathers knowledge about ongoing high-temperature reactor projects around the world. Methods for calculating coolant flow and heat transfer inside a pebble-bed reactor core are also developed. The thesis begins with the introduction of high-temperature reactors including the current state of the technology. Process heat applications that could use the heat from a high-temperature reactor are also introduced. A suitable reactor design with data available in literature is selected for the calculation part of the thesis. Commercial computational fluid dynamics software Fluent is used for the calculations. The pebble-bed is approximated as a packed-bed, which causes sink terms to the momentum equations of the gas flowing through it. A position dependent value is used for the packing fraction. Two different models are used to calculate heat transfer. First a local thermal equilibrium is assumed between the gas and solid phases and a single energy equation is used. In the second approach, separate energy equations are used for the phases. Information about steady state flow behavior, pressure loss, and temperature distribution in the core is obtained as results of the calculations. The effect of inlet mass flow rate to pressure loss is also investigated. Data found in literature and the results correspond each other quite well, considered the amount of simplifications in the calculations. The models developed in this thesis can be used to solve coolant flow and heat transfer in a pebble-bed reactor, although additional development and model validation is needed for better accuracy and reliability.

Assessment of Coastal Bird Populations and Habitats on the Finnish Coast of the Baltic Sea: Implications for Monitoring and Management

Coastal birds are an integral part of coastal ecosystems, which nowadays are subject to severe environmental pressures. Effective measures for the management and conservation of seabirds and their habitats call for insight into their population processes and the factors affecting their distribution and abundance. Central to national and international management and conservation measures is the availability of accurate data and information on bird populations, as well as on environmental trends and on measures taken to solve environmental problems. In this thesis I address different aspects of the occurrence, abundance, population trends and breeding success of waterbirds breeding on the Finnish coast of the Baltic Sea, and discuss the implications of the results for seabird monitoring, management and conservation. In addition, I assess the position and prospects of coastal bird monitoring data, in the processing and dissemination of biodiversity data and information in accordance with the Convention on Biological Diversity (CBD) and other national and international commitments. I show that important factors for seabird habitat selection are island area and elevation, water depth, shore openness, and the composition of island cover habitats. Habitat preferences are species-specific, with certain similarities within species groups. The occurrence of the colonial Arctic Tern (Sterna paradisaea) is partly affected by different habitat characteristics than its abundance. Using long-term bird monitoring data, I show that eutrophication and winter severity have reduced the populations of several Finnish seabird species. A major demographic factor through which environmental changes influence bird populations is breeding success. Breeding success can function as a more rapid indicator of sublethal environmental impacts than population trends, particularly for long-lived and slowbreeding species, and should therefore be included in coastal bird monitoring schemes. Among my target species, local breeding success can be shown to affect the populations of the Mallard (Anas platyrhynchos), the Eider (Somateria mollissima) and the Goosander (Mergus merganser) after a time lag corresponding to their species-specific recruitment age. For some of the target species, the number of individuals in late summer can be used as an easier and more cost-effective indicator of breeding success than brood counts. My results highlight that the interpretation and application of habitat and population studies require solid background knowledge of the ecology of the target species. In addition, the special characteristics of coastal birds, their habitats, and coastal bird monitoring data have to be considered in the assessment of their distribution and population trends. According to the results, the relationships between the occurrence, abundance and population trends of coastal birds and environmental factors can be quantitatively assessed using multivariate modelling and model selection. Spatial data sets widely available in Finland can be utilised in the calculation of several variables that are relevant to the habitat selection of Finnish coastal species. Concerning some habitat characteristics field work is still required, due to a lack of remotely sensed data or the low resolution of readily available data in relation to the fine scale of the habitat patches in the archipelago. While long-term data sets exist for water quality and weather, the lack of data concerning for instance the food resources of birds hampers more detailed studies of environmental effects on bird populations. Intensive studies of coastal bird species in different archipelago areas should be encouraged. The provision and free delivery of high-quality coastal data concerning bird populations and their habitats would greatly increase the capability of ecological modelling, as well as the management and conservation of coastal environments and communities. International initiatives that promote open spatial data infrastructures and sharing are therefore highly regarded. To function effectively, international information networks, such as the biodiversity Clearing House Mechanism (CHM) under the CBD, need to be rooted at regional and local levels. Attention should also be paid to the processing of data for higher levels of the information hierarchy, so that data are synthesized and developed into high-quality knowledge applicable to management and conservation.

Supporting Solution Business with an Integrated Enterprise System

Some of the world’s leading companies now compete by providing integrated solutions to identify and solve each customer’s business problem by providing services to design, integrate, operate and finance a product or system during its life cycle. At the same time, because of the requirements of new global economy, companies are implementing new integrated ERP systems. The objective of this thesis was to define how solution offering can be implemented in the integrated ERP system so that it is possible to sell, deliver and maintain solution offering with the new enterprise applications. The research was conducted as a qualitative case study research consisting of literature review, theme-interviews and an analysis phase. For a start this study introduces new insight for combining solution business, offering modeling and modern ERP system theories. The results of this research illustrate the limitations of an integrated ERP system to support solution business and show the need to develop a commercial product model in order to improve the combination of solution offering and IT systems.

Jatkuvatoimisen natriumhypokloriittireaktorin mallinnus

Natriumhypokloriittia voidaan valmistaa kloorista ja lipeästä jatkuvatoimisessa absorberissa. Tässä työssä tutkittiin kokeellisesti, miten kaasun ja nesteen virtausnopeudet vaikuttavat täytekappalekolonnin tulvimiseen ja painehäviöön, kuinka nopeasti kloori absorboituu lipeään ja kuinka suuri hypokloriittiliuoksen kierrätys tarvitaan, ettei hypokloriitti ala hajota. Lisäksi luotiin matemaattinen malli, jolla voidaan mitoittaa jatkuvatoiminen vastavirtaperiaatteella toimiva natriumhypokloriittireaktori. Kloori–lipeäsysteemin havaittiin tulvivan suuremmilla virtausnopeuksilla kuin ilma–vesisysteemin. Tosin osa kloorista absorboituu jo ennen täytekappalekerrosta, minkä vuoksi kaasun todellinen virtausnopeus täytekappalekerroksen alaosassa on pienempi kuin mitattu arvo. Kolonnin painehäviö nousee erittäin jyrkästi tulvimispisteen läheisyydessä. Koska kloori absorboituu lähes täydellisesti ja vain kolonnin alaosa tulvii, voidaan kolonnia painehäviön kannalta operoida lähellä tulvimispistettä. Sekä mallinnuksen että koetulosten perusteella yli 99,99 % kloorista absorboituu koeolosuhteissa kahden metrin täytekappalekerroksessa. Nopea absorptio johtuu erittäin nopeasta, irreversiibelistä kloorin reaktiosta ja prosessille tyypillisestä natriumhydroksidikonversion rajoittamisesta alle 94 %:iin. Jotta varmistetaan, ettei hypokloriitti ala hajota, valmista hypokloriittiliuosta täytyy kierrättää kolonniin vähintään noin 4-kertainen määrä tuoreen lipeän syöttömäärän nähden.

Advanced chemometric methods: Applicability on industrial data

Recent years have produced great advances in the instrumentation technology. The amount of available data has been increasing due to the simplicity, speed and accuracy of current spectroscopic instruments. Most of these data are, however, meaningless without a proper analysis. This has been one of the reasons for the overgrowing success of multivariate handling of such data. Industrial data is commonly not designed data; in other words, there is no exact experimental design, but rather the data have been collected as a routine procedure during an industrial process. This makes certain demands on the multivariate modeling, as the selection of samples and variables can have an enormous effect. Common approaches in the modeling of industrial data are PCA (principal component analysis) and PLS (projection to latent structures or partial least squares) but there are also other methods that should be considered. The more advanced methods include multi block modeling and nonlinear modeling. In this thesis it is shown that the results of data analysis vary according to the modeling approach used, thus making the selection of the modeling approach dependent on the purpose of the model. If the model is intended to provide accurate predictions, the approach should be different than in the case where the purpose of modeling is mostly to obtain information about the variables and the process. For industrial applicability it is essential that the methods are robust and sufficiently simple to apply. In this way the methods and the results can be compared and an approach selected that is suitable for the intended purpose. Differences in data analysis methods are compared with data from different fields of industry in this thesis. In the first two papers, the multi block method is considered for data originating from the oil and fertilizer industries. The results are compared to those from PLS and priority PLS. The third paper considers applicability of multivariate models to process control for a reactive crystallization process. In the fourth paper, nonlinear modeling is examined with a data set from the oil industry. The response has a nonlinear relation to the descriptor matrix, and the results are compared between linear modeling, polynomial PLS and nonlinear modeling using nonlinear score vectors.