Calculations of Boiling Two-Phase Flow Using a Porous Media Model

Boiling two-phase flow and the equations governing the motion of fluid in two-phase flows are discussed in this thesis. Disposition of the governing equations in three-dimensional complex geometries is considered from the perspective of the porous medium concept. The equations governing motion in two-phase flows were formulated, discretized and implemented in a subroutine for pressure-velocity solution utilizing the SIMPLE algorithm modified for two-phase flow. The subroutine was included in PORFLO, which is a three-dimensional 5-equation porous media model developed at VTT by Jaakko Miettinen. The development of two-phase flow and the resulting void fraction distribution was predicted in a geometry resembling a section of BWR fuel bundle in a couple of test cases using PORFLO.

CFD Simulation of Two-phase and Three-phase Flows in Internal-loop Airlift

Airlift reactors are pneumatically agitated reactors that have been widely used in chemical, petrochemical, and bioprocess industries, such as fermentation and wastewater treatment. Computational Fluid Dynamics (CFD) has become more popular approach for design, scale-up and performance evaluation of such reactors. In the present work numerical simulations for internal-loop airlift reactors were performed using the transient Eulerian model with CFD package, ANSYS Fluent 12.1. The turbulence in the liquid phase is described using κ- ε the model. Global hydrodynamic parameters like gas holdup, gas velocity and liquid velocity have been investigated for a range of superficial gas velocities, both with 2D and 3D simulations. Moreover, the study of geometry and scale influence on the reactor have been considered. The results suggest that both, geometry and scale have significant effects on the hydrodynamic parameters, which may have substantial effects on the reactor performance. Grid refinement and time-step size effect have been discussed. Numerical calculations with gas-liquid-solid three-phase flow system have been carried out to investigate the effect of solid loading, solid particle size and solid density on the hydrodynamic characteristics of internal loop airlift reactor with different superficial gas velocities. It was observed that averaged gas holdup is significantly decreased with increasing slurry concentration. Simulations show that the riser gas holdup decreases with increase in solid particle diameter. In addition, it was found that the averaged solid holdup increases in the riser section with the increase of solid density. These produced results reveal that CFD have excellent potential to simulate two-phase and three-phase flow system.

Finnish Institutional Innovation Support Policies from Russian Entrepreneurs' Perspective: Establishing Cross-Border Technology Oriented Start-Up Firm

The purpose of this thesis is to study how Russian entrepreneurs perceive Finnish institutional environment and innovation support policies provided in the country, as well as to present a practical example in form of a case study of one technology oriented start-up firm which was established in Finland by Russian entrepreneurs. The empirical research of the thesis is conducted qualitatively in two parts. First part is conducted through online questionnaire with open questions in order to review the perceptions of Russian entrepreneurs in general. Second part is based on personal interviews with case company’s founders with the focus on the process of establishing the company in Finland. In the first part of the empirical research, five Russian start-up firms were contacted, and four responses were received. All of these responses were qualified for further analysis. The findings of the first part of the research reveal that Russian entrepreneurs have rather positive attitudes towards Finnish institutional innovation support policies. However, most of the entrepreneurs stated that they are unlikely to create their presence in Finland. As an outcome of the second part of the research, the process of establishing a case company in Finland is illustrated. In order to be able to establish companies in Finland, Russian entrepreneurs who have a permanent residence outside European Economic Area (EEA) are required to apply for a permission to perform business operations in the country. In addition, the established company must engage in improving the economical stand of the country by creating new work places, raising tax revenues, develop technologies and generate innovations in the country.

Two-phase flow measurements with spacer grid in a rod bundle geometry

Heat transfer effectiveness in nuclear rod bundles is of great importance to nuclear reactor safety and economics. An important design parameter is the Critical Heat Flux (CHF), which limits the transferred heat from the fuel to the coolant. The CHF is determined by flow behaviour, especially the turbulence created inside the fuel rod bundle. Adiabatic experiments can be used to characterize the flow behaviour separately from the heat transfer phenomena in diabatic flow. To enhance the turbulence, mixing vanes are attached to spacer grids, which hold the rods in place. The vanes either make the flow swirl around a single sub-channel or induce cross-mixing between adjacent sub-channels. In adiabatic two-phase conditions an important phenomenon that can be investigated is the effect of the spacer on canceling the lift force, which collects the small bubbles to the rod surfaces leading to decreased CHF in diabatic conditions and thus limits the reactor power. Computational Fluid Dynamics (CFD) can be used to simulate the flow numerically and to test how different spacer configurations affect the flow. Experimental data is needed to validate and verify the used CFD models. Especially the modeling of turbulence is challenging even for single-phase flow inside the complex sub-channel geometry. In two-phase flow other factors such as bubble dynamics further complicate the modeling. To investigate the spacer grid effect on two-phase flow, and to provide further experimental data for CFD validation, a series of experiments was run on an adiabatic sub-channel flow loop using a duct-type spacer grid with different configurations. Utilizing the wire-mesh sensor technology, the facility gives high resolution experimental data in both time and space. The experimental results indicate that the duct-type spacer grid is less effective in canceling the lift force effect than the egg-crate type spacer tested earlier.

The role of management accounting systems and venture capital investors for start-up firms

The role of star-up firms in economy and the importance of venture capital investors for the growth of start-up firms have been highlighted in recent years. The growth challenges of start-up firms consist of fast changing environment, the availability of venture capital funding and the development of firm management in the growth phase. A growing number of studies have focused on management accounting systems and venture capital in start-up and growth firm context. In this thesis the role of management accounting systems and venture capital investors is considered in the growth phase of firm development. The theoretical objective of this thesis is to construct a theoretical framework in order to describe the importance of management accounting systems and venture capital investors in start-up firms. The practice orientated objective of this thesis is to study the application of management accounting systems and management accounting based information in start-up firms in high-technology industry as well as the impact of venture capital for management accounting system design. In addition, the growth challenges of start-up firms are studied in order to understand the context in which management accounting systems are used. The research approach of theoretical part is conceptual as the theoretical framework is constructed by combining literature on firm growth, management accounting and venture finance in order to analyse the phenomenon. The action-orientated research approach is appropriate for analysing and describing of the studied phenomenon through empirical evidence. The empirical evidence was collected through interviews with three experts in start-up firm accelerator centers, four representatives of start-up firms and one venture capital investor. The results indicate that the growth challenges of stat-up firms are not related to the development of management accounting systems. Managers of start-up firms expressed a positive attitude towards management accounting systems that improve efficiency of operations. In start-up firms flexible and adjustable management accounting practices, such as budgets, cash flow calculations and future-orientated analysis tools, are applied that support planning and coordination of operations. The results indicate that venture capital investors affect the provision and the quality of management accounting information during the investment process. In addition, venture capital investors enhance the use of management accounting information for internal coordination in start-up firms. By applying the theoretical framework in the analysis, it can be stated that by acting as support function management accounting systems facilitate start-up firms development.

The Role and Measurement of Social Capital in New Technology-Based Start-up Context

Tämän Pro gradu-tutkielman tavoitteena olirakentaa esiymmärrys sosiaalisen pääoman roolista ja mittaamisesta uuden teknologian start-up yrityksissä. Pääasiallisena tarkoituksena tässä tutkimuksessa olilöytää sosiaalisen pääoman ja start-up yrityksen tuloksellisuuden välille yhdistävä tekijä. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin pääasiallisesti kuuden OKO Venture Capitalin sijoitusportfolioon sisältyvien case-yritysten kvalitatiivisten teemahaastatteluiden sekä kvantitatiivisten kyselylomakkeiden avulla. Kvalitatiivisten haastatteluiden tulosten perusteella sosiaalisen pääoman ja tuloksellisuuden välille löytyi yhdistävä tekijä, jota käytettiin myöhemmin hyväksi kvantitatiivisessa kyselylomakkeessa. Tämän tutkielman tulokset osoittivat, että startegisen päätöksenteon kautta sosiaalinen pääoma vaikuttaa osittain start-up yritysten tuloksellisuuteen. Manageriaalisesti tärkempi löydös tässä tutkimuksessa oli kuitenkin se, että sosiaalista pääomaa voidaan käyttää hyväksi ennustettaessa uuden teknologian start-up yritysten tulevaisuuden kassavirtoja.

Mobiilialan Start-up -yrityksen jakelukanavan valinta

Diplomityössä tutkitaan mobiilisovellusten keskitettyjä jakelukanavia Start-up – yritysten näkökulmasta. Työssä selvitetään, mitkä tekijät vaikuttavat Start-up – yrityksen jakelukanavan valintaan ja millä perusteilla valinta tehdään. Työn tuloksena saatiin 318 sovelluskehittäjän arvio kymmeneen valintakriteeriin. Merkittävin yksittäinen tekijä Start-up –yrityksille on laitekannan koko. Lisäksi Start-up –yritykset arvostavat muita enemmän sovellusten löydettävyyttä, odotettuja tulovirtoja ja omaa asiantuntemustansa. Mielipiteet Start-up –yritysten kesken jakaa kuitenkin valittu jakelukanava. Suurin yksittäinen päätöskriteeri on markkinatutkimus, yksin tai yhdessä media- ja lehdistötietojen kanssa.

POP UP & LEAN START UP - yrittäjyyden opetusmallin kehittämishanke toisen asteen koulutuksessa

Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella ammatillisen koulutuksen yrittäjyyskasvatuksen käytännön opetuksen toteutusmahdollisuuksia. Tarkasteluun vaikuttaa vuonna 2015 voimaan astuva ammatillisen perusopetuksen opetussuunnitelmauudistus. Käytännön opetuksen toteutuksen viitekehykseksi valittiin synteesi pop up ja lean startup liiketoimintamallien viitekehyksistä. Tutkimuksen kohteena olivat viralliset opetussuunnitelmauudistuksen asiakirjat ja liiketoimintamalleja käsittelevä kirjallisuus. Tutkimusmenetelmänä käytettiin integoivaa narratiivista kirjallisuusanalyysiä. Aineiston analyysissä käytettiin Atlas-ti ohjelmistoa. Tutkimuksen tuloksena muodostui kuva työelämälähtöisistä uudistuvista opetussuunnitelmista, missä yrittäjyyskasvatuksen rakenteet eivät todellisuudessa muutu entisestä merkittävästi. Sen sijaan, uutta tulevat olemaan opetuksen toteutukselle asetetut haasteet: yksilöllistetyt opintopolut ja opiskelumallien monipuolistamisen merkittävä kasvu. Yrittäjyyskasvatukselle asetetaan Suomessa yhteiskunnallisesti korkeita tavoitteita. Se, miten niihin päästään ja millaisella pedagogiikalla, jää eri ammatillisten oppilaitosten ratkaistavaksi paikallisesti. Pop up ja lean startup liiketoimintamallit tarjoavat tulevaisuuden kannalta merkittäviä mahdollisuuksia yrittäjyyden käytännön opetuksen viitekehyksiksi. Lisäksi ne sopivat nopeatempoiseen ja ajallisesti tiukkarajaiseen opetuksen viitekehykseen hyvin uudenaikaisina asiakaslähtöisinä innovaatio- ja liiketoimintamalleina.

Yritysvalmennuksen onnistumiset ja kehittämiskohteet Case: Start-up & Spin-off Factory -projekti

Tässä työssä tarkastellaan Start-up & Spin-off Factory -projektissa, pääsääntöisesti Kymenlaaksossa toimiville, yrittäjille suunnattua ja toteutettua yritysvalmennusohjelmaa. Työssä selvitetään ja käsitellään Start-up & Spin-off -projektin yritysvalmennuksen onnistumisia ja kehittämiskohteita sähköisen kyselyn sekä teemahaastatteluiden pohjalta. Start-up & Spin-off Factory -projektissa tuettiin innovatiivisten yritysten (21 yritystä) kasvua kiihdytysohjelmalla, jossa kokeneet sarjayrittäjät valmensivat uutta yritystä perustavia tai jo yritystoiminnan aloittaneita yrittäjiä, joiden tuotteille/palveluille haluttiin saada kasvua. Projektin tavoitteena oli edistää erityisesti kiihdytettävien yritysten nopeaa kansainvälistymistä auttamalla yrittäjiä pilottien, asiakkaiden, partnerien ja rahoituksen hankinnassa. Valmennettavat kokivat saaneensa lisäarvoa valmennuksesta omaksumalla uusia näkökulmia. He kokivat koulutuksen tuoneen yrityksen toimintaan lisää nöyrää asennetta ja lujaa uskoa tulevaisuuteen. Vertaistuen osuutta sekä verkostojen lisääntymisen mukana tullutta uusien kontaktien määrää pidettiin myönteisenä asiana. Vastausten perusteella valmennus selkeytti valmennettavien ymmärrystä liiketoiminnan kehittämisestä. Hissipuheen teko ja harjoittelu koettiin tärkeäksi ja jännittäväksi. Valmennus vahvisti luottamusta omaan tuotteeseen ja palveluun. Valmennuksen painottuminen ICT-alan firmoihin merkitsi valmennuksessa sitä, että teoriat ja esimerkit tulivat useasti tältä alalta. Toimialojen eroavaisuus tulisi huomioida valmennuksessa opetussisältöjen ja esimerkkien osalta. Kyselyn ja haastatteluiden mukaan valmentajien asiantuntemukseen oltiin tyytyväisiä. Lisäksi onnistuneena osa-alueena koettiin valmennuksen käytännön järjestelyjä. Kehitettävää puolestaan oli opetusmateriaalien, opetusmenetelmien ja koulutuksen keston suhteen. Kysyttäessä valmennuksen hyvistä ja huonoista puolista olivat vastaajat sitä mieltä, että valmennuksessa oli hyvä ilmapiiri ja valmennus oli käytännönläheistä. Pienryhmävalmennusta pidettiin hyvänä asiana, samoin kuin henkilökohtaistamista.

Sosiaalinen pääoma tukena start-up yritysten rahoituksessa

Tutkielma käsittelee start-up yritysten kokemia haasteita sekä millä tavoin sosiaaliset verkostot vaikuttavat pääoma- ja osaamiskuiluun. Perinteiset vientialat ovat taantumassa ja Suomi on yhä globalisoituneemmassa kilpailussa mukana. Vahvuutena on ICT-osaaminen ja hyvä koulutus. Digitalisaation synnyttämän murroksen myötä ovat start-up yritykset yhä keskeisemmässä asemassa työllisyyden, tuottavuuden ja talouskasvun kehittämisessä. Tutkielma käsittelee näistä syistä teoriaosuudessa yleisimpiä ongelmakohtia start-up yritysten osalta. Epäsymmetrinen informaatio on vahvasti esillä ulkoisen rahoituksen saatavuudessa ja uusien yhteistyömallien parissa. Tutkielma näkee sosiaalisen pääoman ja sen mahdollistamien verkostomallien voimavarat ratkaisuksi epäsymmetrisen informaation kitkemisessä. Tutkimuskohteena on Piilaakson mallin menestyspiirteiden tunnistaminen verkostojen osalta sekä millä tavoin ne myötävaikuttavat kasvuyritysten kehitykseen ja toisaalta koko innovatiivisen toimintaympäristön vahvistamiseen. Tutkimuksesta kävi ilmi, että Piilaakson aluetta luonnehditaan innovaatioekosysteemiksi, koska se pystyy sopeutumaan jatkuvasti ja dynaamisesti ulkoisille muutoksille. Teoriaosuus päättyy näiden ominaisuuksien erittelyyn. Teoriaosuutta täydentää start-up yritysten seminaari, joka järjestettiin Helsingissä elokuussa 2013. Seminaarin puheenvuorot täydentävät teoriaosuutta ja tuovat ajankohtaisia sekä konkreettisia näkemyksiä yrityspäättäjiltä, julkisen sektorin vaikuttajilta sekä start-up yrittäjiltä. Näiden havaintojen tarkoituksena on peilata teoriaosuutta ja liiketoimintalähtöisiä näkökulmia keskenään, jotta havainnot olisivat mahdollisimman kokonaisvaltaisia. Tutkimuksesta kävi ilmi, että keskustelu start-up yritysten haasteista sijoittuu vahvasti ulkoiseen rahoitukseen. Sosiaaliset verkostomallit, jotka tarjoavat ratkaisun osaamis- ja pääomakuilun pienentämiseksi, ovat mahdollistaneet pitkän ja menestyksekkään tarinan Piilaaksolle. Tutkimus ehdottaakin, että start-up yritysten haasteita koskevaa tarkastelua laajennettaisiin, jotta Suomen kaltainen pieni maa voi nauttia enemmän esimerkiksi ulkomaisista sijoittajista ja osaajista pitkällä tähtäimellä.

Design and implementation of a multipurpose reactor for scale-up studies

In the theoretical part, the different polymerisation catalysts are introduced and the phenomena related to mixing in the stirred tank reactor are presented. Also the advantages and challenges related to scale-up are discussed. The aim of the applied part was to design and implement an intermediate-sized reactor useful for scale-up studies. The reactor setting was tested making one batch of Ziegler–Natta polypropylene catalyst. The catalyst preparation with a designed equipment setting succeeded and the catalyst was analysed. The analyses of the catalyst were done, because the properties of the catalyst were compared to the normal properties of Ziegler–Natta polypropylene catalyst. The total titanium content of the catalyst was slightly higher than in normal Ziegler–Natta polypropylene catalyst, but the magnesium and aluminium content of the catalyst were in the normal level. By adjusting the siphonation tube and adding one washing step the titanium content of the catalyst could be decreased. The particle size of the catalyst was small, but the activity was in a normal range. The size of the catalyst particles could be increased by decreasing the stirring speed. During the test run, it was noticed that some improvements for the designed equipment setting could be done. For example more valves for the chemical feed line need to be added to ensure inert conditions during the catalyst preparation. Also nitrogen for the reactor needs to separate from other nitrogen line. With this change the pressure in the reactor can be kept as desired during the catalyst preparation. The proposals for improvements are presented in the applied part. After these improvements are done, the equipment setting is ready for start-up. The computational fluid dynamics model for the designed reactor was provided by cooperation with Lappeenranta University of Technology. The experiments showed that for adequate mixing with one impeller, stirring speed of 600 rpm is needed. The computational fluid dynamics model with two impellers showed that there was no difference in the mixing efficiency if the upper impeller were pumping downwards or upwards.

Patient-perceived health-related quality of life during recovery after total hip arthroplasty – a 6-month follow-up study

Potilaiden käsitys terveyteen liittyvästä elämänlaadusta lonkan tekonivelleikkauksen jälkeisenä toipumisaikana – kuuden kuukauden seurantatutkimus Tässä kaksivaiheisessa seurantatutkimuksessa tarkasteltiin potilaiden käsitystä terveyteen liittyvästä elämänlaadusta lonkan tekonivelleikkauksen jälkeisenä toipumisaikana. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa tarkoituksena oli sekä kuvailla potilaiden kokemuksia potilaana olosta, saamastaan hoidosta ja terveyspalveluorganisaatiosta että analysoida aikaisempien tutkimusten perusteella leikkauksen tuloksia potilaan kannalta. Toisessa vaiheessa tarkoituksena oli arvioida potilaiden kokemaa elämänlaatua leikkauksen jälkeen, ja sitä vaikuttivatko primaaritulokset (fyysinen toimintakyky, kipu, ahdistus) tai taloudelliset seuraukset (potilaiden itsensämaksamat kustannukset, palvelujen käyttö) terveyteen liittyvään elämänlaatuun. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää mahdolliset kriittiset ajankohdat tai tekijät, jotka saattavat hidastaa toipumista ja siten huonontaa potilaiden elämänlaatua. Tätä tietoa voidaan käyttää hoitotyössä kun suunnitellaan sopivaa hoitoa ja tukea toipumisajalle. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa primaarileikkaukseen tulevat potilaat (n = 17) kuvailivat teemahaastatteluissa kokemuksiaan kahdesti leikkauksen jälkeen. Haastatteluaineisto analysoitiin induktiivisella sisällönanalyysilla. Lisäksi 17 tutkimusartikkelista analysoitiin deduktiivisella sisällönanalyysilla leikkauksen tuloksia potilaalle, tuloksiin vaikuttavia tekijöitä ja käytetyt tutkimusmetodit. Toisessa vaiheessa primaari- tai revisioleikkaukseen tulevat potilaat (n = 100) arvioivat leikkauksen tuloksia kuuden kuukauden ajan leikkauksen jälkeen: terveyteen liittyvää elämänlaatua, primaarituloksia ja taloudellisia seurauksia. Aineisto kerättiin erilaisilla mittareilla: Sickness Impact Profile, Finnish Version, Stait-Trait Anxiety Inventory, ja Numeric Rating Scale. Lisäksi käytettiin tätä tutkimusta varten tehtyjä kyselylomakkeita: Fyysinen toimintakyky-mittari, Palvelujen käyttö-mittari ja Kustannusmittari. Tutkimuksen toiseen vaiheen tulokset analysoitiin tilastollisilla menetelmillä. Potilaiden terveyteen liittyvä elämänlaatu parani ja kipu lievittyi leikkauksen jälkeen ja fyysinen toimintakyky lisääntyi toipumisaikana. Positiivisista muutoksista huolimatta potilaat kokivat ahdistusta samassa määrin kuin ennen leikkaustakin. Palvelujen käyttö vaihteli toipumisajan kuluessa ja potilaiden maksamissa kustannuksissa oli suuria vaihteluita. Fyysisen toimintakyvyn lisääntyminen ja kivun lieveneminen paransivat terveyteen liittyvää elämänlaatua. Sen sijaan huonompi elämänlaatu toipumisaikana oli yhteydessä suurempaan palvelujen käyttöön, kun taas kustannuksilla ei ollut yhteyttä elämänlaatuun. Potilaiden ominaispiirteet tulisi ottaa enemmän huomioon suunniteltaessa sopivaa leikkauksenjälkeistä hoitoa ja tukea. Potilaat tarvitsevat yksilöllisiä ohjeita, sillä monet taustatekijät (esim. ikä, sukupuoli, preoperatiivinen kipu, siviilisääty, ja leikkaustyyppi) vaikuttavat toipumiseen.

Monipolttoainekattilan päästöjen tarkkailu ja raportointi

Suurten polttolaitosten päästöjen tarkkailu- ja raportointivaatimukset ovat uudistuneet viime vuosina paljon. Suurimpia muutosten aiheuttajia ovat Valtioneuvoston asetus 1017/2002 ja standardi EN-14181. Tässä työssä kuvataan uudet vaatimukset täyttävän päästöjen tarkkailu- ja raportointijärjestelmän rakentaminen monipolttoainekattilalle. Aluksi esitellään mitä uusia vaatimuksia päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille on tullut viime aikoina. Lisäksi selvitetään vaatimusten mahdolliset ristiriidat ja ristiriitatilanteiden ratkaisutavat. Seuraavaksi esitellään vaatimukset täyttävän järjestelmän määritelmät. Erityisestiselvitetään kattilan erityispiirteiden vaatimia ratkaisuja. Lopuksi esitellään päästöjen tarkkailu- ja raportointijärjestelmän käyttökokemuksia ja parantamismahdollisuuksia. Kaikki tarkastelut tehdään ensisijaisesti toiminnanharjoittajan näkökulmasta. Järjestelmä toteutettiin Stora Enso Oyj:n Heinolan Flutingtehtaan voimalaitoksen pääkattilalle, jossa käytetään laajaa polttoainevalikoimaa. Toteutuspaikan valinta tehtiin sillä perusteella, että uudet päästöjen tarkkailu- ja raportointivaatimukset ovat erityisen haasteellisia monipolttoainekattiloiden tapauksessa. Työssä selvitetään järjestelmän soveltamismahdollisuuksia myös kahdella muulla Stora Enson tehtaalla. Käyttöönottovaiheen johtopäätöksenä todettiin päästöjen tarkkailu- ja raportointijärjestelmän täyttävän sille asetetut vaatimukset. Lisäksi havaittiin, että toiminnanharjoittajan kannattaa panostaa erityisesti järjestelmän joustavuuteen, luotettavuuteen, helppokäyttöisyyteen ja vikasietoisuuteen. Toiminnanharjoittaja pystyy määrittelyvaiheessa vaikuttamaan järjestelmän ominaisuuksiin helpommin ja edullisemmin kuin käyttöönoton jälkeen. Toiminnanharjoittajalta vaadittu työtuntimäärä arvioitiin Heinolan Flutingtehtaan tapauksen perusteella. Lopuksi selvitettiin mahdollisia tulevaisuuden kehityskohteita vastaavissa järjestelmissä.