Paineilmakompressoreiden lämmön talteenoton optimointi

Tämän työn on teettänyt Vanhan Ruukin Kiinteistöpalvelu Oy ja työ on toteutettu kandidaatintyönä Lappeenrannan Teknilliselle Yliopistolle. Työn tarkoituksena oli selvittää työn teettäjän puolesta paineilmakompressoreiden lämmön talteenoton toimintaa sekä etsiä mahdollisia parannuskohteita järjestelmän hyötysuhteen nostamiseksi. Työ rajattiin koskemaan lämmön talteenoton yhtä lämmönvaihtopatteria ja siihen liittyvää nestekiertolaitteistoa. Syynä työn tekemiselle oli epäilys lämmön talteenoton huonosta hyötyprosentista. Tässä työssä oli tavoitteena ottaa kantaa myös mahdollisiin rahallisiin säästöihin joita järjestelmän kunnollisella toimintaan saattamisella olisi.

Innovation and Internationalisation in Russian Companies: Challenges and Opportunities for Open Innovation and Cooperation

Increasing globalisation and intensified cross-border cooperation, together with significant technological breakthroughs, create a fascinating gap for the research of the relationship between internationalisation and innovation on national, regional and company levels in Russia. The intensified international trade between countries and regions benefited from favourable institutional conditions, and facilitated the technology transfer and the development of innovations on the national level. This study approaches the same question from the company perspective; if certain companies are more innovative than other domestic companies, will they start internationalisation more easily or get involved in cooperation with international stakeholders? When companies operate in international markets, how do they obtain knowledge? Moreover, would this new knowledge from the foreign market help then to increase innovativeness, competitiveness and develop operations in domestic/local and foreign markets? Considering the role of foreign direct investments (FDI), the research in hand tries to find out the role of companies with FDI on the other players on the home market. Do foreigners bring new technology, innovation to the country? Is there spillover effect observed and how local companies can benefit from them? This dissertation studies the internationalisation and innovation in Russian companies, both from the outward internationalisation and inward internationalisation perspectives. Russian companies developed quickly during the transition period, after the dissolution of the Soviet Union. The common background of these companies, the effects of the change of ownership, and some managerial difficulties make them more sensitive to competitions issues, and in this context, the opportunities brought by the developing innovations are seen in companies and on the governmental level.

Sukupolvien välinen tiedon jakaminen organisaatiossa - lapioidaanko vanhaa vai luodaanko uutta?

Tutkimus perehtyy eläköityvien työntekijöiden ja heidän seuraajiensa väliseen tiedon siirtämiseen asiantuntijatyössä. Tavoitteeni on selvittää, liittyykö tähän organisaatiossa tapahtuvaan sukupolvien väliseen tiedon siirtämiseen uuden tiedon kehittämistä eli tiedon rakentamista. Toisin sanoen, onko tiedon siirtäminen kokeneilta, eläköityviltä työntekijöiltä heidän seuraajilleen pelkästään organisaatiossa olemassa olevan tiedon säilyttämistä – siirtämällä sitä yksilöltä toiselle – vai liittyykö siirtämiseen uuden, organisaatiolle merkityksellisen tiedon rakentamista. Sukupolvien välillä tapahtuvaa tiedon siirtämistä ja siihen mahdollisesti liittyvää tiedon rakentamista kutsun sukupolvien väliseksi tiedon jakamiseksi. Artikulaatiomenetelmän avulla saamani tulokset osoittavat, että sukupolvien välisen tiedon jakamisen muotoutumista ohjaavat aloittelijan käsitykset oman työn tavoitteista, tiedontarpeista ja työtehtävistä. Ne eivät perustu vain työn viralliseen määrittelyyn vaan myös siihen, millaisena aloittelija itse työtään pitää eli miten hän priorisoi annettuja tavoitteita ja työtehtäviä. Tutkimuksessa aloittelevat asiantuntijat pitävät työtään ensisijaisesti joko ylläpitotyönä tai kehitystyönä. Ylläpitotyötä tekevät eivät välttämättä tarvitse työssään sukupolvien välillä siirrettäväksi määriteltyä tietoa. Siksi he eivät välttämättä siirrä tietoa heille nimetyn kokeneen asiantuntijan kanssa, joskin he suotuisissa olosuhteissa voivat niin tehdä. He eivät rakenna tietoa, sillä heidän näkemyksensä oman työn tavoitteista ja toiminnoista eivät anna aihetta uuden tiedon rakentamiseen. Kehitystyötä tekevät puolestaan tarvitsevat työssään välttämättä sukupolvien välillä siirrettäväksi määriteltyä tietoa. Siksi he, olosuhteista riippumatta, siirtävät tietoa heille nimetyn kokeneen asiantuntijan kanssa. He myös rakentavat tietoa, sillä heidän työnsä tavoitteet ja toiminnot tarjoavat lähtökohdat uuden tiedon rakentamiselle. Sukupolvien välistä tiedon siirtämistä käsittelevässä kirjallisuudessa on aiemmin keskitytty kuvaamaan joko siirrettävää tietoa tai tiedon siirtämisessä käytettäviä keinoja. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella sukupolvien välistä tiedon jakamista – eli siirtämistä ja rakentamista – ohjaavat siis kuitenkin aloittelevan työntekijän käsitykset oman työn tiedontarpeista ja käytännöistä. Siksi sukupolvien välisen tiedon jakamisen tutkimuksen ja suunnittelun lähtökohdaksi tulisi ottaa – tiedon sisällön ja jakamisen keinojen ohella – se työn konteksti, jossa aloittelija tulkitsee ja toteuttaa tiedon jakamista. Alan kirjallisuudessa ei ole aiemmin tarkasteltu sitä mahdollisuutta, että tiedon siirtämiseen voisi liittyä tiedon rakentamista. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat siis kuitenkin tämän olevan mahdollista. Tiedon rakentamisessa yhdistetään toisiinsa kokeneen asiantuntijan jo organisaatiossa olemassa olevaa tietoa ja aloittelijan mukanaan tuomaa, organisaatiolle uutta tietoa. Tästä kokeneen ”vanhan” ja aloittelijan ”uuden” tiedon yhdistelmästä rakennetaan vuorovaikutuksessa organisaatiolle uutta merkityksellistä tietoa. Aiemmat tutkimukset osoittavat, että organisaation uudistumisen edellytys on jäsenten vuorovaikutuksessa tapahtuva uuden tiedon kehittäminen. Organisaation uudistuminen puolestaan luo edellytyksiä organisaation kilpailukyvyn parantamiselle. Tätä taustaa vasten tiedon rakentaminen on organisaation uudistumisen mahdollistaja ja edelleen sen kilpailukyvyn vahvistaja. Kun sukupolvien väliseen tiedon siirtämiseen liittyy tiedon rakentamista, organisaatio ”lyö kaksi kärpästä yhdellä iskulla”: tiedon siirtämisessä organisaatio säilyttää olemassa olevaa tietoaan ja siten ylläpitää kilpailukykyään; tiedon rakentamisessa organisaatio kehittää uutta tietoa ja siten parantaa kilpailukykyään

Sellutehtaiden höyrytasojen optimaaliset paineet

Sellutehtaiden kannattavuutta pyritään lisäämään parantamalla tehtaiden energiatehokkuutta ja tehostamalla tuotantoa. Yksi keino tehtaan sähkön tuotannon lisäämiseksi on höyrytasojen paineiden alentaminen tehtaan tuotantoprosesseissa. Tällöin höyry voidaan paisuttaa turbiinissa matalampaan paineeseen. Höyryn painetasojen alentaminen kuitenkin lisää tehtaan investointikustannuksia siirtoputkistojen kokojen ja lämmönsiirtopinta-alojen kasvaessa. Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa osana Suomen Soodakattilayhdistyksen projektia ”Skyrec – Soodakattilan sähköenergiatehokkuuden nostaminen uudelle tasolle”. Tässä diplomityössä määritetään 600 000 tonnia sellua vuodessa tuottaville Suomeen sopiville sellutehdastyypeille taloudellisesti optimaaliset höyryn painetasot. Optimaaliset höyryn painetasot määritettiin painetasojen mukaisten energiataseiden sekä investointiarvioiden perusteella. Työn taselaskennat tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Millflow-laskentasovelluksella. Matalapainetason mukaisia investointikustannuksia arvioitiin tehtaiden putkiston, haihduttamon ja kuivauskoneen osalta. Tulosten mukaan höyrytasojen paineet on taloudellisesti kannattavaa valita tehtaan laitteiston ja prosessien mukaan alhaisimmiksi mahdollisiksi. Lisäksi työssä tarkastellaan välipainehöyryn ja nuohoushöyryn paineiden alentamisen vaikutuksia tehtaan sähkön tuotantoon sekä joillekkin tehtaan prosesseille rakennettavan oman matala- tai välipainelinjan käytön kannattavuutta. Diplomityöhön kerättiin tietoa suomalaisilla sellutehtailla käytössä olevista höyryn paineista sekä syistä painetasojen valintaan.

Electric-drive-based control and electric energy regeneration in a hydraulic system

Over the recent years, development in mobile working machines has concentrated on reducing emissions owing to the tightening rules and needs to improve energy utilization and reduce power losses. This study focuses on energy utilization and regeneration in an electro-hydraulic forklift, which is a lifting equipment application. The study starts from the modelling and simulation of a hydraulic forklift. The energy regeneration from the potential energy of the load was studied. Also a flow-based electric motor speed control was suggested in this thesis instead of the throttle control method or the variable displacement pump control. Topics related to further development in the future are discussed. Finally, a summary and conclusions are presented.

Atomic level phenomena on transition metal surfaces

In this study we discuss the atomic level phenomena on transition metal surfaces. Transition metals are widely used as catalysts in industry. Therefore, reactions occuring on transition metal surfaces have large industrial intrest. This study addresses problems in very small size and time scales, which is an important part in the overall understanding of these phenomena. The publications of this study can be roughly divided into two categories: The adsorption of an O2 molecule to a surface, and surface structures of preadsorbed atoms. These two categories complement each other, because in the realistic case there are always some preadsorbed atoms at the catalytically active surfaces. However, all transition metals have an active d-band, and this study is also a study of the in uence of the active d-band on other atoms. At the rst part of this study we discuss the adsorption and dissociation of an O2 molecule on a clean stepped palladium surface and a smooth palladium surface precovered with sulphur and oxygen atoms. We show how the reactivity of the surface against the oxygen molecule varies due to the geometry of the surface and preadsorbed atoms. We also show how the molecular orbitals of the oxygen molecule evolve when it approaches the di erent sites on the surface. In the second part we discuss the surface structures of transition metal surfaces. We study the structures that are intresting on account of the Rashba e ect and charge density waves. We also study the adsorption of suphur on a gold surface, and surface structures of it. In this study we use ab-initio based density functional theory methods to simulate the results. We also compare the results of our methods to the results obtained with the Low-Energy-Electron-Difraction method.

Rankine-prosessin mallinnus keskilämpötila-alueessa

Tämä diplomityö on osa FCEP hankkeen Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa tehtävää tutkimusta polttomoottoreiden energiatehokkuuden parantamisesta. Työn tavoitteena on saada tutkimustietoa polttomoottoreiden ahtoilman hukkalämmön hyödyntämisestä sähköntuotannossa Rankine-prosessilla. Tavoitteena on myös suorittaa ahtoilman hukkalämpöä hyödyntävän koelaitteiston prosessitekninen mitoitus. Työssä kartoitetaan sovelluskohteeseen sopivimmat kiertoaineet sekä suoritetaan prosessin lämmönsiirtimien ja putkiston lämpö- ja virtaustekninen päämitoitus. Työssä tarkasteltavaksi moottoriksi valittiin Wärtsilä 4R32 – moottori. Laskennat suoritettiin moottorin valmistajan antamien arvojen perusteella. Laskennan perusperiaatteena oli vertailla vesihöyryprosessia ja ORC-prosessia keskilämpötilaisen ahtoilman hyödyntämisessä. Työssä vertailtiin 12 eri kiertoaineen prosessihyötysuhdetta, saatavaa sähkötehoa sekä prosessin painetasoja. Kiertoainevertailun perusteella koelaitteeseen valittiin neljä kohteeseen parhaiten soveltuvinta kiertoainetta, joille mitoitettiin höyrystin, lauhdutin, rekuperaattori ja putkisto. Diplomityön laskennan perusteella tutkimuksen kohteena olleen moottorin sähköntuotannon lisäykseksi saatiin 1,77 %, kun ahtoilman hukkalämpö muunnetaan Rankine-prosessilla sähköksi. Työssä saatiin arvokasta tietoa polttomoottorin ahtoilman hukkalämmön sähköksi muuntamisesta sekä vesihöyryprosessilla, että ORC-prosessilla.

Käytännön ohjelmointi -kurssin kehittäminen

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää opintojensa alussa olevien yliopisto-opiskelijoiden vaikeimpina pitämät käytännön ohjelmoinnin aihealueet sekä koostaa luentomoniste käytettäväksi seuraavalla alkavalla Käytännön ohjelmointi -kurssilla. Tutkimusmetodina käytettiin konstruktiivista tutkimusmetodia, jossa tavoitteen spesifioinnin jälkeen implementoitiin luentomoniste koostamalla määriteltyjen aihekokonaisuuksien lähdemateriaalia yhtenäiseksi, luettavaksi kokonaisuudeksi. Yliopistoissa ei yleisesti opeteta ohjelmistojen testausta ennen syventäviä ohjelmistotekniikan kursseja, mikä on kuitenkin puute työelämän kannalta. Tässä työssä esitetään perusteluja käytännönläheisten aihekokonaisuuksien painottamiselle ohjelmointikursseilla jo yliopisto-opintojen alkuvaiheessa. Työssä käsitellään Käytännön ohjelmointi -kurssin kurssipalautetta, missä havaittiin opiskelijoiden pitävän kurssin hankalimpina aihealueina linkitettyä listaa, osoittimia, dynaamista muistinhallintaa, tietorakenteita ja versionhallintaa. Työn avulla on pyritty kehittämään käytännön ohjelmoinnin yliopisto-opetusta Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa luentomateriaalin avulla, jossa on muun muassa teoriaa, keskeisiä opiskelijoiden tarvitsemia komentoja, www-linkkejä sekä ohjelmoinnin tyyliopas.

Impersonal trust within the organization: what, how and why?

It has been shown in organizational settings that trust is a crucial factor in different kinds of outcomes, and consequently, building employee trust in the employer is a goal for all kinds of organizations. Although it is recognized that trust in organizations operates on multiple levels, at present there is no clear consensus on the concept of trust within the organization. One can have trust in particular people (i.e. interpersonal trust) or in organized systems (i.e. impersonal trust). Until recently organizational trust has been treated mainly as an interpersonal phenomenon. However, the interpersonal approach is limited. Scholars studying organizational trust have thus far focused only on specific dimensions of impersonal trust, and none have taken a comprehensive approach. The first objective in this study was to develop a construct and a scale encompassing the impersonal element of organizational trust. The second objective was to examine the effects of various HRM practices on the impersonal dimensions of organizational trust. Moreover, although the “black box” model of HRM is widely studied, there have been only a few attempts to unlock the box. Previous studies on the HRM-performance link refer to trust, and this work contributes to the literature in considering trust an impersonal issue in the relationship between HRM, trust, and performance. The third objective was thus to clarify the role of impersonal trust in the relationship between HRM and performance. The study is divided into two parts comprising the Introduction and four separate publications. Each publication addresses a distinct sub-question, whereas the Introduction discusses the overall results in the light of the individual sub-questions. The study makes two major contributions to the research on trust. Firstly, it offers a framework describing the construct of impersonal trust, which to date has not been clearly articulated in the research on organizational trust. Secondly, a comprehensive, psychometrically sound, operationally valid scale for measuring impersonal trust was developed. In addition, the study makes an empirical contribution to the research on strategic HRM. First, it shows that HRM practices affect impersonal trust and the contribution is to consider the HRM-trust link in terms of impersonal organizational trust. It is shown that each of the six HRM practices in focus is connected to impersonal trust. A further contribution lies in unlocking the black box. The study explores the impersonal element of organizational trust and its mediating role between HRM practices and performance. The result is the identification of the path by which HRM contributes to performance through the mediator of impersonal trust. It is shown that the effect on performance of HRM designed specifically to enhance employees’ impersonal trust in the organization is positive.

Bayesian methods for estimation, optimization and experimental design

Mathematical models often contain parameters that need to be calibrated from measured data. The emergence of efficient Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods has made the Bayesian approach a standard tool in quantifying the uncertainty in the parameters. With MCMC, the parameter estimation problem can be solved in a fully statistical manner, and the whole distribution of the parameters can be explored, instead of obtaining point estimates and using, e.g., Gaussian approximations. In this thesis, MCMC methods are applied to parameter estimation problems in chemical reaction engineering, population ecology, and climate modeling. Motivated by the climate model experiments, the methods are developed further to make them more suitable for problems where the model is computationally intensive. After the parameters are estimated, one can start to use the model for various tasks. Two such tasks are studied in this thesis: optimal design of experiments, where the task is to design the next measurements so that the parameter uncertainty is minimized, and model-based optimization, where a model-based quantity, such as the product yield in a chemical reaction model, is optimized. In this thesis, novel ways to perform these tasks are developed, based on the output of MCMC parameter estimation. A separate topic is dynamical state estimation, where the task is to estimate the dynamically changing model state, instead of static parameters. For example, in numerical weather prediction, an estimate of the state of the atmosphere must constantly be updated based on the recently obtained measurements. In this thesis, a novel hybrid state estimation method is developed, which combines elements from deterministic and random sampling methods.

Vuokamallisten kartonkipakkausten laadunvarmistuslaitteiston kehittäminen

Diplomityön tavoitteena oli kehittää vuokamallisille kartonkipakkauksille laadunvarmistuslaitteisto. Kirjallisen osan alussa esiteltiin vuokamallisten kartonkipakkausten valmistusprosessia. Tästä siirryttiin laatuasioihin, jossa tärkeimmät asiat olivat kartonkivuokien valmistuksessa esiintyvät laatupoikkeamat ja konenäkö. Tutkimusosan alussa esitellään Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa kehitetty kartonkivuokien valmistuslinjasto. Tämän jälkeen vaatimuslistan pohjalta suunnitellaan kyseiseen linjastoon sopiva automaattinen laadunvalvontalaite, johon sisältyy myös kartonkivuokien siirtolaite. Suunnitteluprosessi aloitettiin koekuvaamalla kartonkivuokia erilaisilla kameroilla ja valaistusmenetelmillä. Koekuvausten perusteella valittiin konenäkölaitteisto. Tämän jälkeen toiminnoista luotiin periaatepiirroksia, joista kehitettiin varsinainen suunnitelma. Työn tuloksena saatiin suunnitelma konenäköön perustuvan automaattisen laadunvalvontalaitteen rakentamiselle.

Software Test Process Development

In this thesis, the components important for testing work and organisational test process are identified and analysed. This work focuses on the testing activities in reallife software organisations, identifying the important test process components, observing testing work in practice, and analysing how the organisational test process could be developed. Software professionals from 14 different software organisations were interviewed to collect data on organisational test process and testing‐related factors. Moreover, additional data on organisational aspects was collected with a survey conducted on 31 organisations. This data was further analysed with the Grounded Theory method to identify the important test process components, and to observe how real‐life test organisations develop their testing activities. The results indicate that the test management at the project level is an important factor; the organisations do have sufficient test resources available, but they are not necessarily applied efficiently. In addition, organisations in general are reactive; they develop their process mainly to correct problems, not to enhance their efficiency or output quality. The results of this study allows organisations to have a better understanding of the test processes, and develop towards better practices and a culture of preventing problems, not reacting to them.

From Fluid Dynamics to Human Psychology.What Drives Financial Markets Towards Extreme Events

For decades researchers have been trying to build models that would help understand price performance in financial markets and, therefore, to be able to forecast future prices. However, any econometric approaches have notoriously failed in predicting extreme events in markets. At the end of 20th century, market specialists started to admit that the reasons for economy meltdowns may originate as much in rational actions of traders as in human psychology. The latter forces have been described as trading biases, also known as animal spirits. This study aims at expressing in mathematical form some of the basic trading biases as well as the idea of market momentum and, therefore, reconstructing the dynamics of prices in financial markets. It is proposed through a novel family of models originating in population and fluid dynamics, applied to an electricity spot price time series. The main goal of this work is to investigate via numerical solutions how well theequations succeed in reproducing the real market time series properties, especially those that seemingly contradict standard assumptions of neoclassical economic theory, in particular the Efficient Market Hypothesis. The results show that the proposed model is able to generate price realizations that closely reproduce the behaviour and statistics of the original electricity spot price. That is achieved in all price levels, from small and medium-range variations to price spikes. The latter were generated from price dynamics and market momentum, without superimposing jump processes in the model. In the light of the presented results, it seems that the latest assumptions about human psychology and market momentum ruling market dynamics may be true. Therefore, other commodity markets should be analyzed with this model as well.