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.

Improving Dynamic Characteristics of Open-loop Controlled Log Crane

The improvement of the dynamics of flexible manipulators like log cranes often requires advanced control methods. This thesis discusses the vibration problems in the cranes used in commercial forestry machines. Two control methods, adaptive filtering and semi-active damping, are presented. The adaptive filter uses a part of the lowest natural frequency of the crane as a filtering frequency. The payload estimation algorithm, filtering of control signal and algorithm for calculation of the lowest natural frequency of the crane are presented. The semi-active damping method is basedon pressure feedback. The pressure vibration, scaled with suitable gain, is added to the control signal of the valve of the lift cylinder to suppress vibrations. The adaptive filter cuts off high frequency impulses coming from the operatorand semi-active damping suppresses the crane?s oscillation, which is often caused by some external disturbance. In field tests performed on the crane, a correctly tuned (25 % tuning) adaptive filter reduced pressure vibration by 14-17 % and semi-active damping correspondingly by 21-43%. Applying of these methods require auxiliary transducers, installed in specific points in the crane, and electronically controlled directional control valves.

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.

Quasiclassical Approach to the Vortex State in Iron-based Superconductors

The quasiclassical approach was applied to the investigation of the vortex properties in the ironbased superconductors. The special attention was paid to manifestation of the nonlocal effects of the vortex core structure. The main results are as follows: (i) The effects of the pairing symmetries (s+ and s₊₊) on the cutoff parameter of field distribution, ξh, in stoichiometric (like LiFeAs) and nonstoichiometric (like doped BaFe₂As₂) iron pnictides have been investigated using Eilenberger quasiclassical equations. Magnetic field, temperature and impurity scattering dependences of ξh have been calculated. Two opposite behavior have been discovered. The ξh /ξc2 ratio is less in s+ symmetry when intraband impurity scattering (Γ₀) is much larger than one and much larger than interband impurity scattering (Γπ), i.e. in nonstoichiometric iron pnictides. Opposite, the value ξh /ξc2 is higher in s+ case and the field dependent curve is shifted upward from the "clean" case (Γ₀ = Γπ = 0) for stoichiometric iron pnictides (Γ₀ = Γπ ≪ 1). (ii) Eilenberger approach to the cutoff parameter, ξh, of the field distribution in the mixed state of high

Kaivoslastauskoneen hybridisointianalyysi virtuaali- ja in-loop -simuloinnin avulla

Työssä tutkitaan raskaiden työkoneiden hybridisointimitoitusta simuloimalla. Työssä esitetään simulation-in-the-loop-simulointiin perustuva järjestelmä, jolla esimerkkitapauksena oleva kaivoslastauskone työympäristöineen voidaan mallintaa mekaaniselta osaltaan monikappaledynamiikkaan perustuvalla ohjelmistolla ja hybridijärjestelmän osalta Simulinkissa. Yhdistetty simulointi mahdollistaa hybridityökoneen virtuaalimallin ohjaamisen käyttäjän toimesta reaaliajassa. Simuloinnista saadaan tuloksena mm. työsykli, jota voidaan käyttää hybridisointimitoitukseen. Hybridisointi toteutetaan kahdella erilaisella kokoonpanolla, joista analysoidaan suorituskykyä sekä polttoaineen kulutusta. Tuloksia verrataan pelkästään dieselmoottoria voimanlähteenä käyttävään lastauskoneeseen. Työssä tehty tutkimus osoittaa, että (sarja-) hybridisoinnilla voidaan saavuttaa merkittäviä etuja raskaiden työkoneiden polttoainetehokkuudessa. Dieselmoottoria voidaan ajaa sellaisessa staattisessa toimintapisteessä, jonka hyötysuhde on korkea riippumatta työkoneen kuormituksesta. Saavutettu hyöty on toteutetussa tutkimuksessa parhaimmillaan jopa 56 % vähennys polttoaineenkulutuksessa. Lisäksi tarvittava dieselin nimellisteho pienenee huomattavasti. Tutkimuksen osana esitellään myös Hardware-in-the-Loop -laitteisto, jonka avulla voidaan liittää oikea sähkömoottori ja taajuudenmuuttaja osaksi virtuaalisesti simuloitua työkonetta.

Manifestation of the pairing symmetry in the vortex core structure in iron-based superconductors

The superconducting gap is a basic character of a superconductor. While the cuprates and conventional phonon-mediated superconductors are characterized by distinct d- and s-wave pairing symmetries with nodal and nodeless gap distributions respectively, the superconducting gap distributions in iron-based superconductors are rather diversified. While nodeless gap distributions have been directly observed in Ba1–xKxFe2As2, BaFe2–xCoxAs2, LiFeAs, KxFe2–ySe2, and FeTe1–xSex, the signatures of a nodal superconducting gap have been reported in LaOFeP, LiFeP, FeSe, KFe2As2, BaFe2–xRuxAs2, and BaFe2(As1–xPx)2. Due to the multiplicity of the Fermi surface in these compounds s± and d pairing states can be both nodeless and nodal. A nontrivial orbital structure of the order parameter, in particular the presence of the gap nodes, leads to effects in which the disorder is much richer in dx2–y2-wave superconductors than in conventional materials. In contrast to the s-wave case, the Anderson theorem does not work, and nonmagnetic impurities exhibit a strong pair-breaking influence. In addition, a finite concentration of disorder produces a nonzero density of quasiparticle states at zero energy, which results in a considerable modification of the thermodynamic and transport properties at low temperatures. The influence of order parameter symmetry on the vortex core structure in iron-based pnictide and chalcogenide superconductors has been investigated in the framework of quasiclassical Eilenberger equations. The main results of the thesis are as follows. The vortex core characteristics, such as, cutoff parameter, ξh, and core size, ξ2, determined as the distance at which density of the vortex supercurrent reaches its maximum, are calculated in wide temperature, impurity scattering rate, and magnetic field ranges. The cutoff parameter, ξh(B; T; Г), determines the form factor of the flux-line lattice, which can be obtained in _SR, NMR, and SANS experiments. A comparison among the applied pairing symmetries is done. In contrast to s-wave systems, in dx2–y2-wave superconductors, ξh/ξc2 always increases with the scattering rate Г. Field dependence of the cutoff parameter affects strongly on the second moment of the magnetic field distributions, resulting in a significant difference with nonlocal London theory. It is found that normalized ξ2/ξc2(B/Bc2) dependence is increasing with pair-breaking impurity scattering (interband scattering for s±-wave and intraband impurity scattering for d-wave superconductors). Here, ξc2 is the Ginzburg-Landau coherence length determined from the upper critical field Bc2 = Φ0/2πξ2 c2, where Φ0 is a flux quantum. Two types of ξ2/ξc2 magnetic field dependences are obtained for s± superconductors. It has a minimum at low temperatures and small impurity scattering transforming in monotonously decreasing function at strong scattering and high temperatures. The second kind of this dependence has been also found for d-wave superconductors at intermediate and high temperatures. In contrast, impurity scattering results in decreasing of ξ2/ξc2(B/Bc2) dependence in s++ superconductors. A reasonable agreement between calculated ξh/ξc2 values and those obtained experimentally in nonstoichiometric BaFe2–xCoxAs2 (μSR) and stoichiometric LiFeAs (SANS) was found. The values of ξh/ξc2 are much less than one in case of the first compound and much more than one for the other compound. This is explained by different influence of two factors: the value of impurity scattering rate and pairing symmetry.

Induktiosilmukka kuulolaitteen käyttäjän apuvälineenä

Tämä insinöörityö tehtiin Kuulonhuoltoliitto ry:n Esteetön kuuntelu -projektille. Työ käsittelee kuulolaitteen käyttäjän apuvälineenä käytettäviä induktiosilmukkajärjestelmiä. Induktiivisen äänensiirtojärjestelmän avulla huonokuuloinen saa kuunteluympäristöstään paremman signaali-kohinasuhteen ilman tilan kaikua ja taustahälyä. Tämä helpottaa kuuntelua esimerkiksi puhetilaisuuksissa. Työn tarkoituksena oli päivittää aiempia tutkimuksia kokoamalla uusin tietous induktiosilmukoiden tekniikasta. Kirjallisuustutkimuksen lisäksi kartoitettiin nykyinen silmukkavahvistinkanta haastattelemalla maahantuojia ja jälleenmyyjiä. Silmukkavahvistimien hintakartoituksen tarkoituksena oli rakentaa perusteet sopivan tehoisen ja hintaisen vahvistimen hankintaa varten suunniteltaessa induktiivisella äänensiirtojärjestelmällä varustettavia tiloja. Työ tarkastelee induktiivisen äänensiirtojärjestelmän ensisijaisen kohderyhmän, kuulokojeita käyttävien huonokuuloisten keskeisiä tarpeita ja heidän käyttämäänsä apuvälinetekniikkaa. Työ käy läpi audiotekniikan perusteita, sähkömagneettisen induktioilmiön, induktiivisen äänensiirtojärjestelmän rakenteen, sen ylikuulumisongelmat ja häiriötekijät sekä IEC:n 60118-4 edition 2.0 standardin CDV-luonnoksen mukaiset periaatteelliset asennusja mittausohjeet. IEC:n tuleva standardi tekee työstä ajankohtaisen. Työn tuloksena saatua tietoa voidaan käyttää Kuulonhuoltoliitto ry:n opas- ja tiedotusmateriaalin uudistamisessa, pohjana hyvän kuunteluympäristön malliratkaisujen ja esteettömyyskriteerien soveltamisessa. Työstä on hyötyä erityisesti Kuulonhuoltoliitto ry:n vapaaehtoiskartoittajille kuten myös kenelle tahansa aiheesta syvemmin kiinnostuneelle.