Gas-liquid mass transfer in bubbly flow: Estimation of mass transfer, bubble size and reactor performance in various applications

Gas-liquid mass transfer is an important issue in the design and operation of many chemical unit operations. Despite its importance, the evaluation of gas-liquid mass transfer is not straightforward due to the complex nature of the phenomena involved. In this thesis gas-liquid mass transfer was evaluated in three different gas-liquid reactors in a traditional way by measuring the volumetric mass transfer coefficient (kLa). The studied reactors were a bubble column with a T-junction two-phase nozzle for gas dispersion, an industrial scale bubble column reactor for the oxidation of tetrahydroanthrahydroquinone and a concurrent downflow structured bed.The main drawback of this approach is that the obtained correlations give only the average volumetric mass transfer coefficient, which is dependent on average conditions. Moreover, the obtained correlations are valid only for the studied geometry and for the chemical system used in the measurements. In principle, a more fundamental approach is to estimate the interfacial area available for mass transfer from bubble size distributions obtained by solution of population balance equations. This approach has been used in this thesis by developing a population balance model for a bubble column together with phenomenological models for bubble breakage and coalescence. The parameters of the bubble breakage rate and coalescence rate models were estimated by comparing the measured and calculated bubble sizes. The coalescence models always have at least one experimental parameter. This is because the bubble coalescence depends on liquid composition in a way which is difficult to evaluate using known physical properties. The coalescence properties of some model solutions were evaluated by measuring the time that a bubble rests at the free liquid-gas interface before coalescing (the so-calledpersistence time or rest time). The measured persistence times range from 10 msup to 15 s depending on the solution. The coalescence was never found to be instantaneous. The bubble oscillates up and down at the interface at least a coupleof times before coalescence takes place. The measured persistence times were compared to coalescence times obtained by parameter fitting using measured bubble size distributions in a bubble column and a bubble column population balance model. For short persistence times, the persistence and coalescence times are in good agreement. For longer persistence times, however, the persistence times are at least an order of magnitude longer than the corresponding coalescence times from parameter fitting. This discrepancy may be attributed to the uncertainties concerning the estimation of energy dissipation rates, collision rates and mechanisms and contact times of the bubbles.

Menestysmittariston kehittäminen Osuuspankkiryhmässä

Työn tavoitteena oli syy-seuraussuhteiden selvittäminen osuuspankkien uudessa tasapainotetussa menestysmittaristossa sekä mittaristokokonaisuuden arvioiminen ja mahdollisten kehitysehdotusten esittäminen. Lisäksi tavoitteena oli pankkitasoa alemmille seurantatasoille sopivien menestysmittareiden kehittäminen. Taustaksi soveltavalle osalle työssä tarkastellaan suorituskykymittaristojen roolia osana toiminnan ohjausta ja strategista johtamista. Suorituskykymittaristoista nostetaan esille tasapainotettu mittaristo, muut toiminnan ohjauksen välineet jätetään tutkimuksen ulkopuolelle. Syy-seuraussuhteet esitetään vuokaaviona. Suurin osa esitetyistä syy-seuraussuhteista perustuu rationaaliseen päättelyyn, minkä lisäksi joidenkin mittareiden välisiä yhteyksiä on tutkittu yksinkertaisen regressioanalyysin avulla. Mittaristokokonaisuuden arvioinnin yhteydessä esille nostettuihin kehittämistarpeisiin pyritään vastaamaan määrittelemällä uusi tunnusluku - asiakkuuden kokonaisarvo - joka yhdistää talous- ja asiakasnäkökulman mittaamisen osuuspankkien menestysmittaristossa. Alempien organisaatiotasojen menestysmittareiden kehittämisen osalta rajoitutaan mittareihin, jotka voisivat toimia menestysmittareina kaikissa osuuspankeissa. Niiden muodostamiseen otetaankin kantaa lähinnä periaatteellisella tasolla.

Kalsium-käsittelyn vaikutus materiaalin lastuttavuuteen vannesahauksessa

Diplomityö käsittelee aiemmin Suomessa vähän tutkittua metallin vannesahausta. Työ keskittyy lähinnä tangon sahaukseen vaakatyyppisellä vannesahalla. Työn teoriaosuudessa luodaan silmäys erityyppisiin vannesahoihin ja perehdytään tarkemmin terän teoriaan, mm. terän valmistukseen, terämateriaaleihin, geometriaan, erilaisiin hammasmuotoihin sekä haritukseen. Lisäksi käsitellään lastuamisparametreja ja lastuamisvoimia vannesahauksessa. Tarkasteltavana on myös vannesahauksen kustannusrakenne ja sen muodostuminen. Kokeellisessa osiossa tutkitaan teräksille suoritettavan lastuttavuutta parantavan kalsium-käsittelyn vaikutusta sahattavuuteen. Kalsium-käsittely parantaa sahattavuutta 15-80 % käytettävästä terämateriaalista ja tarkastelutavasta riippuen. Kokeellisessa osiossa suoritetaan myös terävertailu kolmen eri terän välillä. Terävertailulla pyritään löytämään kustannustehokkain, eli pienimmän kustannuksen katkaisua kohti tuottava terä vertailuun valittujen vaihtoehtojen joukosta. Kustannustehokkaimmaksi teräksi osoittautui Amadan Super HLG M42 Bi-metalliterä.

Pienten päivittäistavarakauppojen energiatalouden parantaminen

Työn tavoitteena oli löytää keinoja, joiden avulla kylmälaite- ja ilmanvaihtojärjestelmien toimintaa voitaisiin kehittää ja myymälöiden energiataloutta parantaa. Johtopäätökset sekä jatkotoimenpide-ehdotukset tehtiin koekohteista saatujen mittaustulosten sekä laskennallisten tavoitekulutusten perusteella. Tutkimus koski alle 400 m2 päivittäistavarakauppoja, joita Suomessa oli vuoden 2002 lopussa 3 011 kappaletta. Tutkimuksessa koekohteina toimineet kaksi Siwa-myymälää kuuluvat yli 450 Suomessa toimivan Siwan myymäläketjuun. Koekohteista saatujen tutkimustulosten pohjalta energiansäästötoimenpiteitä voidaan kohdistaa myös muihin Siwa-myymälöihin, jolloin energiansäästöt kasvavat huomattaviksi. Koekohteissa kylmälaitteiden osuus sähköenergiankulutuksesta oli merkittävin. Lämmönkulutuksissa suurten erojen syynä olivat koekohteiden erilaiset lauhdelämmöntalteenottojärjestelmät. Tehokkaalla lauhdelämmön talteenotolla onkin suuri merkitys myymälöiden energiatalouteen. Tulevaisuudessa elektronisten ohjausjärjestelmien käyttö tulee lisääntymään pienissä päivittäistavarakaupoissa. Ohjausjärjestelmällä saavutettavia etuja ovat energiankulutuksen minimointi, lämpötilojen tarkempi säätö- ja valvonta, lämpötilojen rekisteröinti ja kaukovalvonta. Muita myymälän energiatalouden kannalta tärkeitä tekijöitä ovat lauhdelämmön talteenotto, määräajoin tapahtuvat laitehuollot, kylmäntarpeen minimointi, energiatehokkaiden kylmäkalusteiden käyttö sekä kylmäkalusteet huomioiva myymäläsuunnittelu.

Wireless Authentication and Authorization, case Wireless Access Control System

Lyhyen kantaman radiotekniikoiden hyödyntäminen mahdollistaa uudenlaisten paikallisten palveluiden käytön ja vanhojen palveluiden kehittämisen. Kulunvalvonta on päivittäisenä palveluna valittu työn esimerkkisovellukseksi. Useita tunnistus- ja valtuutustapoja tutkitaan, ja julkisen avaimen infrastruktuuri on esitellään tarkemmin. Langattomat tekniikat Bluetooth, Zigbee, RFID ja IrDA esitellän yleisellä tasolla langattomat tekniikat –luvussa. Bluetooth-tekniikan rakennetta, mukaan lukien sen tietoturva-arkkitehtuuria, tutkitaan tarkemmin. Bluetooth-tekniikkaa käytetään työssä suunnitellun langattoman kulunvalvontajärjestelmän tietojen siirtoon. Kannettava päätelaite toimii käyttäjän henkilökohtaisena luotettuna laitteena, jota voi käyttää avaimena. Käyttäjän tunnistaminen ja valtuuttaminen perustuu julkisen avaimen infrastruktuuriin. Ylläpidon allekirjoittamat varmenteet sisältävät käyttäjän julkisen avaimen lisäksi tietoa hänestä ja hänen oikeuksistaan. Käyttäjän tunnistaminen kulunvalvontapisteissä tehdään julkisen ja salaisen avaimen käyttöön perustuvalla haaste-vastaus-menetelmällä. Lyhyesti, järjestelmässä käytetään Bluetooth-päätelaitteita langattomina avaimina.

Lastulevyprosessin seulonnan ja seulontaan liittyvien koneiden kehittäminen

Valmiin lastulevyn pinnan laadulle asetetaan yhä tiukempia vaatimuksia. Pinnassa ei saisi näkyä poikkeavan suuria lastuja jotka haittaavat pinnoitusta ja maalausta. Hiotun pinnan ulkonäön ja muiden ominaisuuksien pitäisi olla samat hiontasyvyyden vaihtelusta huolimatta. Näiden vaatimusten täyttäminen edellyttää pintalastun seulonnalta erittäin suurta tarkkuutta. Lastulevytehtaiden tuotantokapasiteettien kasvaessa seuloilta edellytetään myös entistä suurempia kapasiteetteja samalla kun niiden hankinta- ja käyttökustannukset kuitenkin halutaan pitää mahdollisimman alhaisella tasolla Työssä on etsitty kokonaisedullisinta konstruktiota ja tehokkaimpia suunnittelu- ja käyttöparametrejä seulalle, joka tuottaa kapasiteetilla 4 Mg/h nimelliskooltaan alle 0,5 mm lastua. Telaseulonnan nippikapasiteettia pintalastun seulonnassa saatiin parannettua lisälaitteiden avulla ensimmäisten kokeiden arvosta 0,06 m3/(h·m) arvoon 0,19 m3/(h·m), mutta tasoseulan todettiin kuitenkin olevan kokonaisedullisin ratkaisu tähän tarkoitukseen. Tasoseulaan ideoitiin lisäksi parannuksia, joista muutamien toimintaa selvitettiin kokeellisesti.

Viherkenttien shakki

Kirja-arvio

Large Break Blowdown Test Facility Study

Työn tarkoituksena on kerätä yhteen tiedot kaikista maailmalta löytyvistä ison LOCA:n ulospuhallusvaiheen tutkimiseen käytetyistä koelaitteistoista. Työn tarkoituksena on myös antaa pohjaa päätökselle, onko tarpeellista rakentaa uusi koelaitteisto nesterakenne-vuorovaikutuskoodien laskennan validoimista varten. Ennen varsinaisen koelaitteiston rakentamista olisi tarkoituksenmukaista myös rakentaa pienempi pilottikoelaitteisto, jolla voitaisiin testata käytettäviä mittausmenetelmiä. Sopivaa mittausdataa tarvitaan uusien CFD-koodien ja rakenneanalyysikoodien kytketyn laskennan validoimisessa. Näitä koodeja voidaan käyttää esimerkiksi arvioitaessa reaktorin sisäosien rakenteellista kestävyyttä ison LOCA:n ulospuhallusvaiheen aikana. Raportti keskittyy maailmalta löytyviin koelaitteistoihin, uuden koelaitteiston suunnitteluperusteisiin sekä aiheeseen liittyviin yleisiin asioihin. Raportti ei korvaa olemassa olevia validointimatriiseja, mutta sitä voi käyttää apuna etsittäessä validointitarkoituksiin sopivaa ison LOCA:n ulospuhallusvaiheen koelaitteistoa.

Bassossa Erik Lindström

Opinnäytetyössäni tavoitteena on saada tietoa Erik Lindströmistä basistina, sekä selvittää, mitkä tekijät ovat vaikuttaneet hänen menestyksekkääseen basistin uraansa. Esitän hypoteesina, että ominaisuudet, joita freelancebasistilta edellytetään, ovat varsin samanlaisia nykyään, kuin Lindströmin uran alkuvaiheilla 1940-luvulla. Opinnäytetyötäni varten olen haastatellut Lindströmiä ja kirjoittanut hänen bassonsoittourastaan musiikkiharrastuksen alusta alkaen. Haastattelu on liitteenä CD-muodossa työn takakannessa ja sen kesto on 60 minuuttia. Erik Lindström syntyi Helsingissä 29.5.1922. Hänen isänsä oli aktiivinen amatöörimuusikko, jonka kanssa Erik oli jo 10-vuotiaana ensimmäisellä tanssikeikalla. Ensimmäinen soitin oli viulu, jota hän soitti korvakuulolta. Erik tutustui myöhemmin jazzia harrastaviin ikätovereihinsa Cotton Clubilla. Tästä porukasta alkoi muodostua yhtyeitä, joissa Lindström soitti bassoa. Hän tutki amerikkalaisten esikuviensa soittoa ja opiskeli klassista kontrabasson soittoa kolme vuotta. Luvussa bassonsoiton opiskelu käsitellään jazzinnostusta ja esikuvien vaikutusta, sekä Lindströmin tärkeänä pitämiä asioita, kuten soundia, timea ja yhtyesoittoa. Lisäksi pohditaan korvakuulosoittoa ja nuotinlukua. Lindströmistä kehittyi nopeasti yksi Helsingin kysytyimpiä basisteja. Valittuaan ammattimuusikon uran hän asennoitui kunnianhimoisesti työhönsä ja kehitti itseään niin teoreettisesti kuin taidollisestikin. Hän työskenteli ahkerasti studioissa soittaen erilaisissa tuotannoissa. Ammattilaisura-osassa käsiteltäviä asioita ovat asenne, instrumentit, keikat ja uran kohokohdat. Lopuksi Lindström antaa ohjeita nuoremmille soittajille. Tämän tutkimuksen valossa freelancebasistilta vaadittavat ominaisuudet eivät ole juuri muuttuneet Erik Lindströmin uran alkuajoista. Lindström pitää tärkeänä hypoteesissa mainitsemiani ominaisuuksia: soundia, taimia, musiikin omaksumistaitoja sekä täsmällisyyttä ja luotettavuutta niin musiikillisissa kuin käytännön asioissakin.