Experimental and Numerical Analysis of Different Volutes in a Centrifugal Compressor

In a centrifugal compressor the flow around the diffuser is collected and led to the pipe system by a spiral-shaped volute. In this study a single-stage centrifugal compressor with three different volutes is investigated. The compressorwas first equipped with the original volute, the cross-section of which was a combination of a rectangle and semi-circle. Next a new volute with a fully circular cross-section was designed and manufactured. Finally, the circular volute wasmodified by rounding the tongue and smoothing the tongue area. The overall performance of the compressor as well as the static pressure distribution after the impeller and on the volute surface were measured. The flow entering the volute was measured using a three-hole Cobra-probe, and flow visualisations were carriedout in the exit cone of the volute. In addition, the radial force acting on theimpeller was measured using magnetic bearings. The complete compressor with thecircular volute (inlet pipe, full impeller, diffuser, volute and outlet pipe) was also modelled using computational fluid dynamics (CFD). A fully 3-D viscous flow was solved using a Navier-Stokes solver, Finflo, developed at Helsinki University of Technology. Chien's k-e model was used to take account of the turbulence. The differences observed in the performance of the different volutes were quite small. The biggest differences were at low speeds and high volume flows,i.e. when the flow entered the volute most radially. In this operating regime the efficiency of the compressor with the modified circular volute was about two percentage points higher than with the other volutes. Also, according to the Cobra-probe measurements and flow visualisations, the modified circular volute performed better than the other volutes in this operating area. The circumferential static pressure distribution in the volute showed increases at low flow, constant distribution at the design flow and decrease at high flow. The non-uniform static pressure distribution of the volute was transmitted backwards across the vaneless diffuser and observed at the impeller exit. At low volume flow a strong two-wave pattern developed into the static pressure distribution at the impeller exit due to the response of the impeller to the non-uniformity of pressure. The radial force of the impeller was the greatest at the choke limit, the smallest atthe design flow, and moderate at low flow. At low flow the force increase was quite mild, whereas the increase at high flow was rapid. Thus, the non-uniformityof pressure and the force related to it are strong especially at high flow. Theforce caused by the modified circular volute was weaker at choke and more symmetric as a function of the volume flow than the force caused by the other volutes.

Biopolttoaineiden saatavuus ja hankintalogistiikka Kaakkois-Suomessa

"Biopolttoaineiden saatavuus ja hankintalogistiikka Kaakkois-Suomessa" -hankkeen tavoitteena oli tuottaa ajantasaista ja paikkaan sidottua tietoa energiatuotantoon soveltuvan biomassan saatavuudesta ja biomassapotentiaalin tehokkaan käytön mahdollistavasta logistiikkajärjestelmästä Kaakkois-Suomen alueella. Tarkastelussa mukana olleet polttoaineet eli metsä- ja peltobiomassat sekä turve ovat ns. paikallisia polttoaineita, joiden hankinta tapahtuu maaseudulta, ensisijaisesti mahdollisimman läheltä kutakin käyttöpaikkaa. Hankkeessa tutkittiin mahdollisuuksia lisätä paikallista polttoaineenhankintaa, kuljetusmääriä ja -kalustoa järkevästi 2010-luvulla toteutettavan energiapolitiikan myötä kasvavan polttoainetarpeen puitteissa. Rautatie- ja vesitiekuljetusten hyödyntämistä logistiikassa tutkittiin kahden tapaustutkimuksen avulla. Tutkittavia asioita olivat myös tuotantoketjujen lisääntyvä työvoimatarve sekä maantieteellisesti laajenevan raaka-ainehankinnan kasvihuonekaasupäästöistä aiheutuvat ympäristövaikutukset. Tärkeimpinä tuloksina saatiin tietoa siitä, kuinka laajalle alueelle biopolttoaineiden hankinta eri asiantilojen vallitessa Kaakkois-Suomen alueella ulottuu, ja millaisia hankintalogistiikkaan liittyviä ratkaisuja voidaan ottaa käyttöön alueellisen polttoainepulan muodostuessa. Logistiikan kannalta Kaakkois-Suomen etuja ovat monipuoliset kuljetusverkostot, mutta toisaalta varsinkin hyvät yhteydet ulkomaille rajoittavat paikallisesti investointiaktiivisuutta bioenergian tuotanto- ja käsittelykaluston osalta. Lisäksi maaseudun yrittäjien keskuudessa epävarmuutta aiheuttavat heilahtelevat raakapuumarkkinat ja muuttuva energiatukipolitiikka.

Satotasojen lohkokohtainen määrittäminen

Kasvuolosuhteet vaihtelevat tavallisesti hyvinkin paljon peltolohkoittain, ja samalla tavoin myös sadoissa voi olla suurta lohkokohtaista vaihtelua. Satotason lohkokohtainen määrittäminen ei kuitenkaan ole itsestään selvä käytäntö kaikilla tiloilla. Tiedon avulla olisi mahdollista tarkentaa ravinnetaselaskentaa ja säätää lannoitusta vastaamaan paremmin kasvin tarpeita. Myös parhaiten soveltuva viljelytekniikka voi vaihdella lohkolta toiselle. Mittaamalla ja tiedot ylös kirjaamalla voi seurata toimenpiteiden vaikutuksia pidemmällä aikavälillä. Raportissa tarkastellaan sadon määrittämisen keinoja, niiden käytännön edellytyksiä, rajoituksia sekä virhemahdollisuuksia. Pääpaino on tilatason viljelyn satoarvioinnissa, minkä lisäksi raportissa käsitellään myös hanketoiminnassa sovellettavia toimintamalleja. Raportti on toteutettu osana Tehoa maatalouden vesiensuojeluun (TEHO) -hanketta.

Ilmanlaatu Uudellamaalla vuosina 2004 – 2013

Ilmanlaatuindeksin perusteella arvioituna ilmanlaatu oli vuosina 2004 – 2013 Uudenmaan mittauskohteissa eli Hyvinkäällä, Järvenpäässä, Keravalla, Lohjalla, Porvoossa ja Tuusulassa valtaosan ajasta hyvää tai tyydyttävää. Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunteja oli eniten Järvenpäässä vuonna 2012, Hyvinkäällä vuonna 2008 ja Porvoossa vuonna 2007. Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunnit aiheutuivat pääasiassa katujen pölyämisestä keväisin. Katupölyn haittojen vähentämiseen tulisi Uudenmaan taajamissa kiinnittää erityistä huomiota. Hengitettäville hiukkasten pitoisuuksille annetut raja-arvot eivät vuosina 2004 – 2013 ylittyneet. Hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvo ylittyi kaikilla mittausasemilla. Mittausasemien sijainti on vaihtunut niin usein, että pitoisuuksien kehittymistä on mahdotonta arvioida toistaiseksi. Lohjalla mittauksia on tehty joka vuosi ja siellä pitoisuudet näyttäisivät olevan laskussa. Sekä jatkuvatoimisissa mittauksissa että passiivikeräinkartoituksissa saadut typpidioksidipitoisuudet olivat selvästi raja- ja ohjearvojen alapuolella. Pitoisuudet ovat pysyneet viimeiset kymmenen vuotta likimain ennallaan. Muutamissa mittauspisteissä pitoisuudet kuitenkin ovat laskeneet tilastollisesti merkitsevästi tai melkein merkitsevästi. Otsonipitoisuudelle vuodelle 2010 annetut tavoitearvot eivät ylittyneet. Sen sijaan terveysperusteinen pitkän ajan tavoite ylittyi joka vuosi lukuun ottamatta vuotta 2012. Kasvillisuusperusteinen pitkän ajan tavoite ylittyi vuosina 2004, 2006, 2008, 2010, 2011 ja 2013. Energiantuotannon ja teollisuuden päästöjä dominoivat Inkoon voimalaitoksen, Kilpilahden teollisuusalueen ja Koverharin terästehtaan päästöt. Inkoon voimalaitoksen päästöt vaihtelevat huomattavasti vuodesta toiseen, joten myös alueen kokonaispäästöissä vuosien välinen vaihtelu on suurta eikä selviä trendejä ole havaittavissa. Uudenmaan seuranta-alueella puun pienpolton päästöt ovat ilmanlaadun kannalta merkittäviä. Pienpolton vaikutus hengitysilman laatuun korostuu, koska päästöt purkautuvat matalista piipuista asuinalueilla. Puunpolton hiukkaspäästöt olivat vuodelle 2010 arvioitujen päästömäärien perusteella noin puolet ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt neljänneksen alueen kokonaispäästöistä.