Vortex-putken ominaisuudetkuivaussovellutuksessa

Työssä tarkastellaan vortex-putken soveltuvuutta kostean ilman kuivatukseen ja vapautuvan latenttilämmön hyödyntämiseen. Soveltuvuutta arvioidaan veden ja ilman massataseita hyväksi käyttäen ja stationaarisen systeemin energiataseen avulla. Työn mittauksia varten rakennettiin koelaitteisto, jonka avulla mitattiin miten lämpötilaerot kuumassa ja kylmässä päässä käyttäytyivät mitattaessa kuivalla ilmalla ja ilmalla, jota oli kostutettu. Mitattavia suureita olivat syöttöpaine- ja lämpötila, lämpötilat kuumassa ja kylmässä päässä, kuuman pään paine ja tilavuusvirta tai virtausnopeus ja kuuman pään suhteellinen kosteus. Mittaustulosten avulla laskettiin lämpötilan muutokset kummassakin päässä ja verrattiin kuivan ja kostean ilman mittauksien tuloksia toisiinsa. Lisäksi laskettiin tiivistyneen veden määrä ja veden ja ilman massavirrat molemmissa päissä. Näin voitiin laskea tiivistymisessä vapautuva energia ja tarkastella mihin se siirtyy. Tulosten perusteella vortex-putki soveltuu hyvin huonosti ilman kuivatukseen. Tiivistyneen veden määrä ja sitä kautta tiivistymisessä vapautunut energia, olivat pieniä. Suurin osa kosteudesta meni kuuman pään virtauksen mukana. Tiivistymisessä vapautunut energia siirtyi kylmään päähän.

Impingement jet cooling of end windings in a high-speed electric machine

The rotational speed of high-speed electric machines is over 15 000 rpm. These machines are compact in size when compared to the power rate. As a consequence, the heat fluxes are at a high level and the adequacy of cooling becomes an important design criterion. In the high-speed machines, the air gap between the stator and rotor is a narrow flow channel. The cooling air is produced with a fan and the flow is then directed to the air gap. The flow in the gap does not provide sufficient cooling for the stator end windings, and therefore additional cooling is required. This study investigates the heat transfer and flow fields around the coil end windings when cooling jets are used. As a result, an innovative and new assembly is introduced for the cooling jets, with the benefits of a reduced amount of hot spots, a lower pressure drop, and hence a lower power need for the cooling fan. The gained information can also be applied to improve the cooling of electric machines through geometry modifications. The objective of the research is to determine the locations of the hot spots and to find out induced pressure losses with different jet alternatives. Several possibilities to arrange the extra cooling are considered. In the suggested approach cooling is provided by using a row of air jets. The air jets have three main tasks: to cool the coils effectively by direct impingement jets, to increase and cool down the flow that enters the coil end space through the air gap, and to ensure the correct distribution of the flow by forming an air curtain with additional jets. One important aim of this study is the arrangement of cooling jets in such manner that hot spots can be avoided to wide extent. This enables higher power density in high-speed motors. This cooling system can also be applied to the ordinary electric machines when efficient cooling is needed. The numerical calculations have been performed using a commercial Computational Fluid Dynamics software. Two geometries have been generated: cylindrical for the studied machine and Cartesian for the experimental model. The main parameters include the positions, arrangements and number of jets, the jet diameters, and the jet velocities. The investigated cases have been tested with two widely used turbulence models and using a computational grid of over 500 000 cells. The experimental tests have been made by using a simplified model for the end winding space with cooling jets. In the experiments, an emphasis has been given to flow visualisation. The computational analysis shows good agreement with the experimental results. Modelling of the cooling jet arrangement enables also a better understanding of the complex system of heat transfer at end winding space.

Home Blood Pressure Measurement – Epidemiology and Clinical Application

Verenpaineen kotimittaus − epidemiologia ja kliininen käyttö Kohonnutta verenpainetta, maailmanlaajuisesti merkittävintä ennenaikaiselle kuolemalle altistavaa riskitekijää, ei voida tunnistaa tai hoitaa ilman tarkkoja ja käytännöllisiä verenpaineen mittausmenetelmiä. Verenpaineen kotimittaus on saavuttanut suuren suosion potilaiden keskuudessa. Lääkärit eivät ole kuitenkaan vielä täysin hyväksyneet verenpaineen kotimittausta, sillä riittävä todistusaineisto sen toimivuudesta ja eduista on puuttunut. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli osoittaa, että kotona mitattu verenpaine (kotipaine) on perinteistä vastaanotolla mitattua verenpainetta (vastaanottopaine) tarkempi, ja että se on tehokas myös kliinisessä käytössä. Tutkimme kotipaineen käyttöä verenpainetaudin diagnosoinnissa ja hoidossa. Lisäksi tarkastelimme kotipaineen yhteyttä verenpainetaudin aiheuttamiin kohde-elinvaurioihin. Ensimmäinen aineisto, joka oli edustava otos Suomen aikuisväestöstä, koostui 2 120 45–74-vuotiaasta tutkimushenkilöstä. Tutkittavat mittasivat kotipainettaan viikon ajan ja osallistuivat terveystarkastukseen, johon sisältyi kliinisen tutkimuksen ja haastattelun lisäksi sydänfilmin otto ja vastaanottopaineen mittaus. 758 tutkittavalle suoritettiin lisäksi kaulavaltimon seinämän intima-mediakerroksen paksuuden (valtimonkovettumataudin mittari) mittaus ja 237:lle valtimon pulssiaallon nopeuden (valtimojäykkyyden mittari) mittaus. Toisessa aineistossa, joka koostui 98 verenpainetautia sairastavasta potilaasta, hoitoa ohjattiin satunnaistamisesta riippuen joko ambulatorisen eli vuorokausirekisteröinnillä mitatun verenpaineen tai kotipaineen perusteella. Vastaanottopaine oli kotipainetta merkittävästi korkeampi (systolisen/diastolisen paineen keskiarvoero oli 8/3 mmHg) ja yksimielisyys verenpainetaudin diagnoosissa kahden menetelmän välillä oli korkeintaan kohtalainen (75 %). 593 tutkittavasta, joilla oli kohonnut verenpaine vastaanotolla, 38 %:lla oli normaali verenpaine kotona eli ns. valkotakkiverenpaine. Verenpainetauti voidaan siis ylidiagnosoida joka kolmannella potilaalla seulontatilanteessa. Valkotakkiverenpaine oli yhteydessä lievästi kohonneeseen verenpaineeseen, matalaan painoindeksiin ja tupakoimattomuuteen, muttei psykiatriseen sairastavuuteen. Valkotakkiverenpaine ei kuitenkaan vaikuttaisi olevan täysin vaaraton ilmiö ja voi ennustaa tulevaa verenpainetautia, sillä siitä kärsivien sydän- ja verisuonitautien riskitekijäprofiili oli normaalipaineisten ja todellisten verenpainetautisten riskitekijäprofiilien välissä. Kotipaineella oli vastaanottopainetta vahvempi yhteys verenpainetaudin aiheuttamiin kohde-elinvaurioihin (intima-mediakerroksen paksuus, pulssiaallon nopeus ja sydänfilmistä todettu vasemman kammion suureneminen). Kotipaine oli tehokas verenpainetaudin hoidon ohjaaja, sillä kotipaineeseen ja ambulatoriseen paineeseen, jota on pidetty verenpainemittauksen ”kultaisena standardina”, perustuva lääkehoidon ohjaus johti yhtä hyvään verenpaineen hallintaan. Tämän ja aikaisempien tutkimusten tulosten pohjalta voidaan todeta, että verenpaineen kotimittaus on selkeä parannus perinteiseen vastaanotolla tapahtuvaan verenpainemittaukseen verrattuna. Verenpaineen kotimittaus on käytännöllinen, tarkka ja laajasti saatavilla oleva menetelmä, josta voi tulla jopa ensisijainen vaihtoehto verenpainetautia diagnosoitaessa ja hoitaessa. Verenpaineen mittauskäytäntöön tarvitaan muutos, sillä näyttöön perustuvan lääketieteen perusteella vaikuttaa, että vastaanotolla tapahtuvaa verenpainemittausta tulisi käyttää vain seulontatarkoitukseen.