Pneumatic Conveying of Granular Materials in a Pilot Scale Downer-Riser System

Studies regarding the field of this work aim to substitute industrial mechanical conveyors with pneumatic conveyors to overcome the disadvantages in solids flow regulation and risks posed to production and health. The experimental part of this work examines how the granular material properties, fluidizing airflow rate, equipment geometry, and pressures along the pipes affect the mass flow rate through the system. The results are compared with those obtained from previous experiments conducted with alumina. Experiments were carried out with a pilot scale downer-riser system at Outotec Research Center Frankfurt. Granular materi-als used in this work are named as sand, ilmenite, iron ore 1 and iron ore 2.

Jauhatuspiirin ilmakierron optimointi

Luokittuminen erilaisine mekanismeineen aiheuttaa yleisesti ongelmia, kun on kysymyksessä kiintoaineen väliaikainenkin varastointi siilossa. Sitä voidaan vähentää kiintoaineiden, prosessin ja laitesuunnittelun muutoksilla. Tässä työssä tutkittiin mahdollisuuksia vähentää ilmeniitin luokittumista sen jauhatuspiirin ilmakiertoa optimoimalla. Suljetun kuivajauhatuspiirin keskeisimmäksi laitteeksi voitaisiin ajatella siinä oleva luokitin, joka voi olla esim. sykloni. Tässä piirissä tapahtuva kiintoaineen liikkuminen voidaan saada aikaiseksi esim. pneumaattisella kuljetuksella. Ilmeniitin jauhatus tapahtuu suljetussa kuivajauhatuspiirissä, jonka ajavana voimana on siinä oleva ilmakierto. Piirin oleellisia laitteita ovat kuulamylly, luokitin, erotussykloni ja pölykaappi sekä kiertoilma- ja poistoilmapuhaltimet. Ilmakierron optimointia varten suoritettiin kahden vastaavan jauhatuspiirin ainetasemääritykset. Lisäksi määritettiin yhden isomman piirin perustila. Jauhatuspiirien ainetasemäärityksissä määritettiin niiden massa- ja ilmavirrat sekä kiertokuorma ja luokittimen erotusterävyys, kuten myös ilmeniitin hiukkaskokojakaumat. Perustilamittauksissa määritettiin ainoastaan piirin ilmavirrat ja ilmeniitin hiukkaskokojakaumat. Optimointimittauksissa pienennettiin pikkumyllypiirin ilmamäärät vastaamaan kutakuinkin vastaavan toisen piirin määriä. Tällä yritettiin selvittää näiden toisiaan vastaavien piirien ilmamäärien ja varsinkin kiertokuormien eroavuutta. Tämä ilmamäärien pienentäminen ei tuottanut mainittavampaa muutosta piirin ainetaseisiin, joten voitaneen todeta, että piirin ilmamääriä pienentämällä saadaan aikaiseksi säästöjä, lähinnä kiertoilmapuhaltimen tehon alennuksen kautta.

Kasvihuonekaasujen päästökaupan ohjausvaikutus sellutehtaan prosessien ja laitteiden kehityksessä

EU:n päästökaupan ensimmäinen jakso alkoi 1.1.2005. Päästökauppa on aiheuttanut sen piiriin kuuluvalle teollisuudelle monia haasteita ja riskejä kasvavien kustannusten muodossa. Massa- ja paperiteollisuus on päästökaupanpiiriin kuuluva teollisuudenala, johon päästökaupan kustannukset vaikuttavat haitallisesti globaalin hinnoittelun vuoksi. Massa- ja paperiteollisuudelle päästökaupasta voi koitua kustannuksia päästöoikeuksien ostamisesta, sähkön, polttoaineiden ja kemikaalien hinnan noususta sekä raaka-ainehuollon vaikeutumisesta. Toisaalta tehtaat voivat hyötyä päästökaupasta alittaessaan päästöoikeutensa tai myydessään sähköä ulkopuoliseen verkkoon. Massa- ja paperiteollisuudessa sähköä kuluu enimmäkseen pumppauksiin eli massan siirtoon ja mekaanisen massan valmistukseen. Suurimpia sähköenergian kuluttajia sellun valmistuksessa ovat soodakattila, puunkäsittely, valkaisu ja lajittelu. Lämpöä tarvitaan haihdutus-, kuivaus- ja keittoprosesseissa. Kemikaaleista klooridioksidin valmistuksessa käytettävä natriumkloraatti on kustannusten kannalta merkittävin kemikaali. Tässä työssä tutkittiin päästökaupan aiheuttamien kustannusten vähentämismahdollisuuksia kohdetehtaalla. Suurin potentiaali liittyy meesauunissa poltettavan maakaasun korvaamiseen mäntyöljyllä tai biomassan kaasutuskaasulla. Kemikaalikulutuksen osalta happidelignifiointi on merkittävin mahdollisuuskustannusten alentamiseksi. Lisäksi päästökaupan kustannuksia voidaan alentaa muun muassa oikealla mitoituksella ja sekundäärilämpöjen optimaalisella käytöllä.

Viilun käsittelyn energiankulutuksen minimointi

Vaneritehtaiden suunnittelussa on tulevaisuudessa yhä enemmän keskityttävä energiataloudellisempien laitteiden kehittämiseen. Tämän diplomityön tavoitteena oli löytää keinoja vaneritehtaiden energiankulutuksen minimoimiseksi viilun käsittelyn osalta. Viilun käsittely muodostuu lähinnä viilun syötöstä, kuljettamisesta ja pinkkaamisesta. Tämän työn alkupuolella on esitelty näihin tarkoituksiin suunniteltuja tärkeimpiä laitetyyppejä. Koneita on tarkasteltu vertailemalla niiden ominaisuuksia toisiinsa, varsinkin energiankulutuksen osalta. Työn loppupuolella on tarkasteltu erään ladontalinjan todellista sähkönkulutusta sekä arvioitu moottoreiden mitoituksen onnistumista vaneritehtaalla suoritettujen tehomittausten avulla. Mittausten pohjalta on pyritty löytämään keinoja energiankulutuksen pienentämiseksi. Suurimmat säästöt sähköenergian osalta saavutetaan moottoreiden onnistuneella mitoituksella sekä oikeilla laitevalinnoilla.

Titaanisen valkaisutornin korjaussuunnitelma

Tämän työn tarkoituksena on poistaa toistuvasti esiintyneet vauriot titaanisessa valkaisutornissa Kuusankosken paperitehtailla. Vauriot esiintyivät melko pian käyttöönoton jälkeen ja niitä esiintyi toistuvasti jokaisen korjauksen jälkeen. Jatkuvatoimisen prosessin vuoksi käyttökatkokset eivät olleet suotavia. Aikataulu suunnittelulle ja korjaukselle oli erittäin tiukka, jolloin kenttämittauksia ei ollut mahdollista tehdä laskelmien tueksi. Tämän vuoksi tähän työtön parhaiten soveltuvaksi menetelmäksi valittiin FEA. Alkuperäisessä rakenteessa pääsäiliöön oli hitsattu pintatasku, jota käytettiin välisäiliönä varastoimaan suuri määrä vaarallista nestettä. Tämä aiheutti valkaisutornin vaipalle murtumia ja vuotoja sekä suuronnettomuuden riskin koko valkaisutornille. Kuormitustietojen puutteesta johtuen kuormitukset mallinnettiin virtuaalisesti FE-menetelmällä ja analyyttisin keinoin. Kuormitusten suuruudet arvioitiin konservatiivisesti. Tämän työn tärkein oivallus oli määritellä uudelleen pintataskun toiminto siten, että sitä ei enää käytetty nesteen välivarastona, vaan ohjaimena nesteelle. Tämä innovatiivinen ongelmankorjauskonsepti on havaittu onnistuneeksi, koska vaurioita ei ole enää esiintynyt viimeisimmän korjauksen jälkeen.

Teollisten palveluiden tarjoajien ja asiakkaan välisen yhteistyösuhteen kehittäminen

Työssä tutkitaan asennetun laitekannan kunnossapitopalveluun perustuvan yritysten välisen yhteistyösuhteen kehittämisen edellytyksiä. Tutkimus pohjautuu teollisten palveluiden, yritysten välisten yhteistyösuhteiden ja palveluiden kehittämisen osatekijöiden ja menestystekijöiden teoreettiseen tarkasteluun, sekä kohdeyrityksille suoritetun kvalitatiivisen haastattelututkimuksen tulosten analysointiin teoreettisen viitekehyksen valossa. Tavoitteena on muodostaa ehjä ja hallittava kokonaisuus monialaisen ongelmakentän kriittisistä osatekijöistä, sekä niiden keskinäisistä kausaliteeteista. Yritysten välisen yhteistyön lähtökohtana on, että kaikki yhteistyön osapuolet saavuttavat toiminnalla hyötyjä omasta näkökulmastaan tarkasteltuna. Yhteistyösuhteen kehittäminen ja yhteisen arvon toteutuminen edellyttää näin ollen, että tarjottavan palvelukokonaisuuden sisältämät potentiaaliset hyödyt ja toisaalta myös niitä vastaavat riskit ymmärretään sekä palveluntarjoajan että asiakkaan organisaatiossa. Yhteistyösuhteen kehittäminen edellyttää edelleen myös, että suhteen kehittymistä ja saavutettavia hyötyjä pystytään mittaamaan relevanttien mittareiden avulla. Tutkimuksessa keskitytään hyötypotentiaalin selvittämisen edellytyksiin, sekä hyötyjen viestimisen haasteisiin molempia osapuolia palvelevasta objektiivisesta näkökulmasta. Haastattelututkimuksessa havaittujen ongelmakohtien pohjalta eritellään kehityskohteita ja ratkaisuehdotuksia päätöksenteon tueksi sekä laajojen palvelukokonaisuuksien ja niihin liittyvän ongelmakentän hahmottamisen ja hallinnan helpottamiseksi.

Ruokohelven käytön lisääminen Joensuun voimalaitoksen kattilassa – käytettävyys, hyötysuhde ja taloudellisuus

Ruokohelpi soveltuu ympäristöystävällisyyden ja korkean lämpöarvon vuoksi hyvin energiantuotantoon. Fortumin Joensuun voimalaitoksella ruokohelpi on syötetty kattilaan tähän asti pääasiassa pääpolttoaineisiin, turpeeseen tai hakkeeseen seostettuna pieninä energiaosuuksina. Pääpolttoaineisiin verrattuna ruokohelvellä on alhaisempi irto- ja energiatiheys, korkeampi klooripitoisuus ja kattilaa likaavampi tuhka, mikä asettaa rajoitteita sen käytön lisäämiselle voimalaitoksella. Alhaisesta irto- ja energiatiheydestä johtuvan holvautumisen sekä tukoksien lisääntymisen ja Joensuun voimalaitoksen nykyisten kuljettimien kapasiteettiongelmien vuoksi ruokohelven osuuden lisääminen suuremmaksi kuin 5 % polttoaine-energiasisällöstä on riskialtista ja edellyttää täten investointia erilliseen ruokohelven käsittely- ja syöttöjärjestelmään. Yksi vaihtoehto on murskata ruokohelpipaalit joko sähkökäyttöisellä, puolikiinteällä ja nopeakäyntisellä Haybuster H1130 tilt -murskaimella tai kiinteällä ja hidaskäyntisellä Raumaster-murskaimella ja ohjata ruokohelpisilppu joko pitkän mekaanisen kuljettimen ja sen perässä olevien lyhyiden pneumalinjojen tai pelkkien pitkien pneumalinjojen kautta suoraan kattilapesään. Työssä tutkitut investoinnit ovat taloudellisesti sitä kannattavampia mitä enemmän ruokohelpeä voidaan vuositasolla polttaa voimalaitoksella. Ruokohelven käyttömäärää voimalaitoksella kannattanee lisätä kuljetusmatkaa pidentämällä. Investointien valinta ei ole itsestäänselvyys. Nopeakäyntinen murskain on hidaskäyntistä murskainta edullisempi investointi, tosin hidaskäyntisen murskaimen käyttövarmuus on parempi kuin nopeakäyntisen murskaimen. Kattilan käytettävyyden kannalta ruokohelven käytön lisääminen edellyttää kattilan palamistekniikan analysointia laskennallisesti virtausmallinnuksella ennen kuin lopullisia päätöksiä investointien suhteen voidaan tehdä.

Design and analysis of a transversal-flux switched-reluctance-linear-machine pole-pair

The Switched Reluctance technology is probably best suited for industrial low-speed or zerospeed applications where the power can be small but the torque or the force in linear movement cases might be relatively high. Because of its simple structure the SR-motor is an interesting alternative for low power applications where pneumatic or hydraulic linear drives are to be avoided. This study analyses the basic parts of an LSR-motor which are the two mover poles and one stator pole and which form the “basic pole pair” in linear-movement transversal-flux switchedreluctance motors. The static properties of the basic pole pair are modelled and the basic design rules are derived. The models developed are validated with experiments. A one-sided one-polepair transversal-flux switched-reluctance-linear-motor prototype is demonstrated and its static properties are measured. The modelling of the static properties is performed with FEM-calculations. Two-dimensional models are accurate enough to model the static key features for the basic dimensioning of LSRmotors. Three-dimensional models must be used in order to get the most accurate calculation results of the static traction force production. The developed dimensioning and modelling methods, which could be systematically validated by laboratory measurements, are the most significant contributions of this thesis.

Towards an Integrative Information Society: Studies on Individuality in Speech and Sign

The flow of information within modern information society has increased rapidly over the last decade. The major part of this information flow relies on the individual’s abilities to handle text or speech input. For the majority of us it presents no problems, but there are some individuals who would benefit from other means of conveying information, e.g. signed information flow. During the last decades the new results from various disciplines have all suggested towards the common background and processing for sign and speech and this was one of the key issues that I wanted to investigate further in this thesis. The basis of this thesis is firmly within speech research and that is why I wanted to design analogous test batteries for widely used speech perception tests for signers – to find out whether the results for signers would be the same as in speakers’ perception tests. One of the key findings within biology – and more precisely its effects on speech and communication research – is the mirror neuron system. That finding has enabled us to form new theories about evolution of communication, and it all seems to converge on the hypothesis that all communication has a common core within humans. In this thesis speech and sign are discussed as equal and analogical counterparts of communication and all research methods used in speech are modified for sign. Both speech and sign are thus investigated using similar test batteries. Furthermore, both production and perception of speech and sign are studied separately. An additional framework for studying production is given by gesture research using cry sounds. Results of cry sound research are then compared to results from children acquiring sign language. These results show that individuality manifests itself from very early on in human development. Articulation in adults, both in speech and sign, is studied from two perspectives: normal production and re-learning production when the apparatus has been changed. Normal production is studied both in speech and sign and the effects of changed articulation are studied with regards to speech. Both these studies are done by using carrier sentences. Furthermore, sign production is studied giving the informants possibility for spontaneous speech. The production data from the signing informants is also used as the basis for input in the sign synthesis stimuli used in sign perception test battery. Speech and sign perception were studied using the informants’ answers to questions using forced choice in identification and discrimination tasks. These answers were then compared across language modalities. Three different informant groups participated in the sign perception tests: native signers, sign language interpreters and Finnish adults with no knowledge of any signed language. This gave a chance to investigate which of the characteristics found in the results were due to the language per se and which were due to the changes in modality itself. As the analogous test batteries yielded similar results over different informant groups, some common threads of results could be observed. Starting from very early on in acquiring speech and sign the results were highly individual. However, the results were the same within one individual when the same test was repeated. This individuality of results represented along same patterns across different language modalities and - in some occasions - across language groups. As both modalities yield similar answers to analogous study questions, this has lead us to providing methods for basic input for sign language applications, i.e. signing avatars. This has also given us answers to questions on precision of the animation and intelligibility for the users – what are the parameters that govern intelligibility of synthesised speech or sign and how precise must the animation or synthetic speech be in order for it to be intelligible. The results also give additional support to the well-known fact that intelligibility in fact is not the same as naturalness. In some cases, as shown within the sign perception test battery design, naturalness decreases intelligibility. This also has to be taken into consideration when designing applications. All in all, results from each of the test batteries, be they for signers or speakers, yield strikingly similar patterns, which would indicate yet further support for the common core for all human communication. Thus, we can modify and deepen the phonetic framework models for human communication based on the knowledge obtained from the results of the test batteries within this thesis.

Energiapuun haketuksen ja murskauksen kustannukset

Energiapuun tuotannossa puu on hienonnettava kuljettimille ja kattilaan sopivaan kokoon. Tämä tehdään Suomessa yleensä joko metsätien varressa välivarastolla, keskitetyssä terminaalissa tai voimalaitoksella. Puu hienonnetaan joko terävillä terillä hakettamalla tai tylpemmillä työkaluilla murskaamalla. Hakkeessa on vähemmän käsittelyä haittaavia pitkiä tikkuja ja sen valmistamiseen tarvittava energia on hiukan pienempi kuin murskaimilla. Viimeksi mainitulla on merkitystä lähinnä karsittua puuta haketettaessa. Murskain puolestaan sallii enemmän epäpuhtauksia raaka-aineessa, joten esimerkiksi kantoja käsitellään vain murskaimilla. Tässä tarkastellaan erityisesti pienpuun haketuksen ja murskauksen kustannuksia. Pienpuuta saadaan nuoren metsän kunnostuksista ja ensiharvennuksista. Se voi olla joko karsimatonta kokopuuta tai karsittua rankaa. Kokonaiskustannukset pienpuun haketukselle tai murskaukselle ovat tämän tutkimuksen mukaan välivarastolla noin 3,4 euroa/MWh ja terminaalilla tai voimalaitoksella noin 2 euroa/MWh. Pääomakustannukset ovat pienpuulla tavallisesti 1-1,2 euroa/MWh, keskitetyllä terminaalilla toimittaessa noin kolmanneksen vähemmän, jos pääomalle asetetaan 10% tuottovaatimus. Työvoimakustannukset ovat 30-80 snt/MWh varaston ja laitteen koosta riippuen, käyttöenergia dieselmoottoria käytettäessä noin 50 snt/MWh, sähkömoottorilla noin 30 snt/MWh. Muut kulut, mm. huolto, ovat yhteensä 40-80 snt/MWh. Energiapuun hankinnan kokonaiskustannuksista raaka-aineen hienontamisen osuus on 10-30% puutavaran lajista ja käytetystä työmenetelmästä riippuen. Terminaaleilla ja voimalaitoksilla toimittaessa on usein kiinnitettävä huomiota melun- ja pölyntorjuntaan. Muun muassa näistä syistä saattaa kiinteä, sähkökäyttöinen murska olla sopiva sellaisiin kohteisiin, joissa käsiteltävät määrät ovat suuria ja toiminta pysyvää. Melun ja pölyn kunnollinen torjunta vaatii suuria rakenteita, joita on vaikea yhdistää liikuteltaviin laitteisiin.

Toimintojen ulkoistaminen: Case Teknologiateollisuus ry:n neuvotteluinfrastruktuuri ja -palvelut

Kandidaatintyö käsittelee neuvottelupalvelujen ja –infrastruktuurin ulkoistamista. Tarkastelukohteena toimii Teknologiateollisuus ry. Kyseessä on tyypillinen tapaustutkimus. Työssä käytetään laadullisia tutkimusmenetelmiä. Toimintojen ja palvelujen ulkoistaminen on lisääntynyt viime aikoina globalisaation, ydinosaamiseen keskittymisen ja kustannussäästöjen tavoittelemisen myötä. Ulkoistaminen voi tarkoittaa pääasiallisesti organisaation osan tai osatoiminnon sekä rutiininomaisten tehtävien siirtämistä ulkopuoliselle palveluntarjoajalle tai hankkimista ulkopuoliselta palveluntarjoajalta tai projektin tai prosessin vastuun delegointia. Ulkoistamisprosessista on esitetty myös monenlaisia malleja. Ulkoistamistyyppejä on kolme. Ulkoistamisen haitat ja riskit sekä yleisellä tasolla että Teknologiateollisuus ry:n neuvotteluinfrastruktuuria ja –palveluita ulkoistettaessa käsitellään kandidaatintyössä. Tässä työssä esitellään myös Embleton & Wright:n menestyksekkään ulkoistamisen tekijöiden malli. Mallissa menestyksekkään ulkoistamisen tekijät jaetaan kolmeen luokkaan: strategiseen analyysiin nojaaviin tekijöihin, suhteen hallintaan liittyviin tekijöihin ja toimittajien valintaan liittyviin tekijöihin.

Tympanometry and Spectral Gradient Acoustic Reflectometry in the Diagnosis of Otitis Media in Young Children

Acute otitis media (AOM) is the most prevalent bacterial infection among children. Tympanometry and spectral gradient acoustic reflectometry (SG-AR) are adjunctive diagnostic tools to pneumatic otoscopy. The aim was to investigate the diagnostic accuracy and success rates of tympanometry and SG-AR performed by physicians and nurses. The study populations comprised 515 (I-II), 281 (III), and 156 (IV) outpatients (6-35 months). Physicians performed 4246 tympanometric (I) and SG-AR (II) examinations. Nurses performed 1782 (III) and 753 (IV) examinations at symptomatic and asymptomatic visits, respectively. Pneumatic otoscopy by the physician was the diagnostic standard. The accuracy of test results by physicians or nurses (I-IV) and the proportion of visits with accurate exclusive test results from both ears (III-IV) were analyzed. Type B tympanogram and SG-AR level 5 (<49˚) predicted middle ear effusion (MEE). At asymptomatic visits, type A and C1 tympanograms (peak pressure > -200 daPa) and SG-AR level 1 (>95˚) indicated healthy middle ear. Negative predictive values of type A and C1 tympanograms by nurses in excluding AOM at symptomatic and MEE at asymptomatic visits were 94% and 95%, respectively. Nurses obtained type A or C1 tympanogram from both ears at 94/459 (20%) and 81/196 (41%) of symptomatic and asymptomatic visits, respectively. SG-AR level 1 was rarely obtained from both ears. Type A and C1 tympanograms were accurate in excluding AOM at symptomatic and MEE at asymptomatic visits. However, nurses obtained these tympanograms from both ears only at one fifth of symptomatic visits and less than half of asymptomatic visits.

“I haven’t had that much fun since labour.” Subtitling sarco-ironic remarks in Gilmore Girls

The purpose of this study is to explore how the potential cues of spoken sarcasm and irony are transferred into written Finnish subtitles in the American television series Gilmore Girls. The aim is to discover how the use of cuing differs between the English source text and the Finnish target text. The research is conducted through qualitative and quantitative analysis and comparison between the two languages. Three (3) episodes from Gilmore Girls are analysed using the Finnish DVD subtitles and the episodes’ English unofficial transcripts. The sarco-ironic remarks and their translations are identified, and their individual sarco-ironic cues are categorised. The number of cues, the number of cues in each category and the number of cue shifts are compared quantitatively in order to find whether the translator uses less or different cues than the writer of the original source text. The qualitative analysis focuses on the cue types used in both texts. The results confirmed the hypothesis of sarcasm and irony being relatively straightforward linguistic phenomena to translate, and the hypothesis of the category of words of reinforcement/trivialising being the most used in conveying sarcasm and irony. However, the study also showed that even though some cues were cut in the translation process, the sarco-ironic meaning was rarely omitted entirely from the translation. The findings also showed that the number of cue shifts was surprisingly low. From these results we can deduce that at least in the context of DVD subtitles, sarcasm and irony can be conveyed also in writing, and even though some cues were omitted or shifted, sarcasm and irony were still detectable in the Finnish subtitles. The language used in DVD translations uses less cues of sarcasm and irony and it could thus be considered less versatile than the original source language.