Rouva Ellen Fagerlund Wyke 20/6 1967

Kirje

Nanoteknologian soveltaminen paperiteollisuudessa, esiselvitys

Tämä työ on esiselvitys nanoteknologian sovellusmahdollisuuksista paperiteollisuudessa. Esiselvitys koostuu pääasiassa kirjallisuuskatsauksesta. Nanoteknologiaan liittyviä julkaisuja löytyi runsaasti työn aikana, mutta paperitekniikassa hyödynnettäviä valmiita sovelluksia oli vielä melko harvassa. Nanometri (nm) on metrin miljardisosa (= 10-9 m). Nanoteknologiassa hyödynnetään nanokokoluokassa ilmeneviä kappaleen uusia ominaisuuksia. Nanoteknologiaa tutkitaan maailmalla kiihtyvässä tahdissa ja 'nanosta' on muodostunut muoti-ilmiö. Nanotieteen sekä nanoteknologian kehittäminen vaatii poikkitieteellistä otetta. Potentiaalisia nanoteknologian käyttökohteita paperiteollisuuden alueella ovat mm. kuitujen nanorakenteen hyödyntäminen; tuotteiden, materiaalien ja pintojen räätälöinti; analysointitekniikoiden, sensoreiden ja prosessin kehittäminen; sekä biotehokkuus. Yksi tärkeimmistä Suomessa tehtävistä nanoteknologiaohjelmista on vuonna 2005käynnistynyt Tekesin FinNano, joka sisältää paperiteollisuuden kannalta tärkeänmetsäklusterin sovellukset -aihealueryhmän. Paperiteollisuuden nanoteknologisiasovelluksia tutkivat Suomessa myös mm. VTT, TKK, NanoScience Center ja Oulun Yliopisto. Maailmalla Yhdysvallat hallitsee niin nanoteknologista tutkimusta kuin nanoteknologian kaupallista hyödyntämistä. Myös Japanissa ja Euroopassa nanoteknologiaa tutkitaan kiivaasti. Vuosille 2007-2013 ajoittuu Euroopan tutkimuksen 7.puiteohjelma, joka sisältää mm. ohjelman nanotiede, materiaalit ja uudet tuotantomenetelmät. Nanoteknologian kehittämisen jarruna on nanopartikkeleiden arvaamaton käyttäytyminen. Tämän vuoksi nanoteknologian kehitystyössä on erityisesti huomioitava turvallisuus- ja terveysasiat sekä materiaalin kierrätettävyys ja hävittäminen.

Theoria mentis humanae revelatione excultae

Dedicatio: Guilielmus Leopold, Carolus Frider. Leopold.

Lapselle

Soitinnus: lauluääni, piano.

Vesien tila hyväksi yhdessä : Vaikuta vesienhoidon työohjelmaan ja keskeisiin kysymyksiin Kokemäenjoen-Saaristomeren-Selkämeren vesienhoitoalueella 2016-2021

Vesienhoidon tavoitteena on laajan yhteistyön avulla säilyttää vesien hyvä tila sekä parantaa vesien tilaa siellä, missä se on päässyt heikentymään. Vesienhoidon suunnittelu etenee kuuden vuoden jaksoissa. Toisen suunnittelukierroksen aikana päivitetään vuonna 2009 hyväksytyt, vesienhoitoaluekohtaiset vesienhoitosuunnitelmat ja toimenpideohjelmat laajassa yhteistyössä ja eri tahoja kuullen. Antamalla palautetta voit vaikuttaa siihen, miten oman alueesi vesistöt, rannikkovedet ja pohjavedet sekä niiden tilaan vaikuttavat toiminnot otetaan suunnittelussa huomioon. Työohjelma ja aikataulu ovat samat kaikilla vesienhoitoalueilla. Vesienhoidon keskeiset kysymykset ja suunnittelun alueellinen organisointi vaihtelevat eri vesienhoitoalueilla. Tässä asiakirjassa käsitellään keskeisiä kysymyksiä, jotka liittyvät Kokemäenjoen-Saaristomeren-Selkämeren vesienhoitoalueenjärvien, jokien, pohjavesien ja rannikkoalueiden tilan parantamiseen. Kokemäenjoen-Saaristomeren-Selkämeren ulottuu rannikollaSaaristomereltä Selkämerelle, Merenkurkkuun ja eteläiselle Perämerelle ja sisämaassa Pirkanmaalle, Keski-Suomeen ja Hämeeseen. Ensimmäisellä suunnittelukierroksella Kokemäenjoen-Saaristomeren-Selkämeren vesienhoitoalueen keskeiset kysymykset liittyivät hajakuormituksen aiheuttama ravinne- ja kiintoainekuormituksen vähentämiseen, happamien sulfaattimaiden aiheuttamiin ongelmiin, vesistörakentamisen ja säännöstelyn aiheuttamiin muutoksiin, tulviin ja alivirtaamakausien kuivuuteen sekä pohjavesiä kuormittavan toiminnan ja pohjavesien tilan sekä antoisuuden vaarantumisen ehkäisemiseen. Tärkeät vesienhoidon perusteemat eivät ole muuttuneet. Tässä asiakirjassa käsitellään Kokemäenjoen-Saaristomeren- Selkämeren vesienhoitoalueella vuosien 2016–2021 aikana vesienhoidon kannalta tärkeitä kysymyksiä. Esille on nostettu myös seikkoja, joilla on huomattavaa alueellista tai paikallista merkitystä. Lisäksi on huomioitu suunnitteluun vaikuttava muu kehitys. Vesienhoitosuunnitelmassa esitettyjen toimenpiteiden toteutusta ja seurantaa jatketaan vesimuodostumien hyvän tilan saavuttamiseksi, hyvässä ja erinomaisessa tilassa olevien vesimuodostumien tilan heikkeneminen tulee estää.

Computational studies for the design of process equipment with complex geometries

This study combines several projects related to the flows in vessels with complex shapes representing different chemical apparata. Three major cases were studied. The first one is a two-phase plate reactor with a complex structure of intersecting micro channels engraved on one plate which is covered by another plain plate. The second case is a tubular microreactor, consisting of two subcases. The first subcase is a multi-channel two-component commercial micromixer (slit interdigital) used to mix two liquid reagents before they enter the reactor. The second subcase is a micro-tube, where the distribution of the heat generated by the reaction was studied. The third case is a conventionally packed column. However, flow, reactions or mass transfer were not modeled. Instead, the research focused on how to describe mathematically the realistic geometry of the column packing, which is rather random and can not be created using conventional computeraided design or engineering (CAD/CAE) methods. Several modeling approaches were used to describe the performance of the processes in the considered vessels. Computational fluid dynamics (CFD) was used to describe the details of the flow in the plate microreactor and micromixer. A space-averaged mass transfer model based on Fick’s law was used to describe the exchange of the species through the gas-liquid interface in the microreactor. This model utilized data, namely the values of the interfacial area, obtained by the corresponding CFD model. A common heat transfer model was used to find the heat distribution in the micro-tube. To generate the column packing, an additional multibody dynamic model was implemented. Auxiliary simulation was carried out to determine the position and orientation of every packing element in the column. This data was then exported into a CAD system to generate desirable geometry, which could further be used for CFD simulations. The results demonstrated that the CFD model of the microreactor could predict the flow pattern well enough and agreed with experiments. The mass transfer model allowed to estimate the mass transfer coefficient. Modeling for the second case showed that the flow in the micromixer and the heat transfer in the tube could be excluded from the larger model which describes the chemical kinetics in the reactor. Results of the third case demonstrated that the auxiliary simulation could successfully generate complex random packing not only for the column but also for other similar cases.