Pressure Drop in Vertical Core-Annular Flow

An experimental apparatus for the study of core annular flows of heavy oil and water at room temperature has been set up and tested at laboratory scale. The test section consists of a 2.75 cm ID galvanized steel pipe. Tap water and a heavy oil (17.6 Pa.s; 963 kg/m³) were used. Pressure drop in a vertical upward test section was accurately measured for oil flow rates in the range 0.297 - 1.045 l/s and water flow rates ranging from 0.063 to 0.315 l/s. The oil-water input ratio was in the range 1-14. The measured pressure drop comprises gravitational and frictional parts. The gravitational pressure drop was expressed in terms of the volumetric fraction of the core, which was determined from a correlation developed by Bannwart (1998b). The existence of an optimum water-oil input ratio for each oil flow rate was observed in the range 0.07 - 0.5. The frictional pressure drop was modeled to account for both hydrodynamic and net buoyancy effects on the core. The model was adjusted to fit our data and shows excellent agreement with data from another source (Bai, 1995).

Talousveden tuotannon ja jakelun tietohuollon kehittäminen julkisomisteisessa vesilaitoksessa

Vesilaitokset kuluttavat merkittäviä määriä energiaa, johon on alettu kiinnittää huomiota viime vuosina. Energiatehokkuuden edistämisen hidasteeksi on noussut puutteellinen tietohuolto sekä vesilaitosten yhteisten tunnuslukujen ja kriteerien puuttuminen. Diplomityön tavoitteena on selvittää tietohuollon ongelmia Tampereen Vedellä. Työn tavoitteena on myös tutkia veden tuotannon ja jakelun energiatehokkaiden ohjaustapojen löytämistä tietohuollon ja tunnuslukujen avulla. Työssä käytetyt metodologiat ovat Tampereen Veden työntekijöiden haastattelut, prototyypin analysointi sekä vedenottamoiden ominaisenergiaan liittyvien mittauspisteiden läpikäynti. Diplomityön tuloksena saatiin laaja kuva Tampereen Veden tietohuoltoon liittyvistä ongelmista. Merkittävimmät tietohuollon haasteet liittyvät työntekijöihin, järjestelmiin sekä mittauspisteiden puuttumiseen. Mittauspisteet ja niiden tallentuminen ovat edellytys tunnuslukujen luomiselle. Tunnuslukuja voidaan hyödyntää energiatehokkaiden ohjaustapojen löytämiseksi, mutta vesilaitosten yhteiset kriteerit tunnusluvuille puuttuvat. Energiatehokkuustunnuslukuja on tarve tutkia lisää ja kehittää yhteistyötä vesilaitosten välillä tunnuslukujen luomiseksi sekä vertailutietojen saamiseksi.

UV-LED -lamppujen soveltuminen laivojen painolastivesien käsittelyyn

Painolastivesien mukana kulkeutuvien lajien leviäminen on yksi vakavimmista globaaleista ympäristöuhkista. Kansainvälinen merenkulkujärjestö IMO määritteli vuonna 2004 kansainvälisen painolastivesiyleissopimuksen, jonka tarkoituksena on ehkäistä laivojen painolastivesien mukana kulkeutuvien lajien leviämistä. Sopimus velvoittaa aluksia käsittelemään niiden painolastivedet ja se sisältää myös käsittelyjärjestelmiltä edellytetyt vaatimukset. Vaikka sopimus ei ole vielä astunut voimaan, painolastivesien käsittelyyn löytyy markkinoilta jo useita kymmeniä IMO:n hyväksymiä käsittelyjärjestelmiä, jotka hyödyntävät erilaisia mekaanisia, fysikaalisia ja kemiallisia menetelmiä. Yksi yleisimmin käytetyistä menetelmistä on UV-säteilytys. UV-säteily tuotetaan elohopealampuilla, jotka kuitenkin kuluttavat paljon energiaa ja sisältävät myrkyllistä elohopeaa. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää, voisiko elohopealamput korvata lähitulevaisuudessa UV-LED -lampuilla. UV-LED –lamppujen etuja ovat muun muassa energiatehokkuus, kestävä rakenne ja myrkyttömyys. Työn tärkeimpänä tavoitteena oli tutkia laboratoriomittausten avulla, millainen UV-annosmäärä 10-50 µm kokoisten kasviplanktonien inaktivoimiseen tarvitaan. Mittausjärjestelyt vastasivat suurelta osin IMO:n vaatimuksia. Laboratoriomittauksissa käytettiin 265 nm:n aallonpituudella toimivia UV-LED -lamppuja. Näytteiden analysoinnissa käytettiin sekä PAM-fluorometriä että virtaussytometriä. Saatujen tulosten perusteella tutkimuksessa käytettyjen lajien Asterionellopsis glacialis ja Thalassiosira sp. täydelliseen inaktivoitumiseen tarvittiin noin 600 mJ/cm2 suuruinen UV-annos. Tulos vastasi ennakko-odotuksia ja se oli vertailukelpoinen muiden aiheesta tehtyjen tutkimusten kanssa. Koska nykyisten UV-LED –lamppujen teho on hyvin alhainen, ne eivät vielä sovellu painolastivesien käsittelyyn. UV-LED –lamppujen kehitystyö on kuitenkin käynnissä ja on arvioitu, että niitä voitaisiin käyttää suurten virtaamien käsittelyssä 5-10 vuoden kuluttua.

Viability and vigor of jamun (Syzygium cumini) seeds

Jamun (Syzygium cumini L. Skeels) (Black plum, Damson plum) fruits weigh between 2-5 g at maturity. Fresh seeds represented 20-80% of the total fruit weight; the seed coat and cotyledons contributed 6% and 94% to the total seed weight respectively, while the weight of the embryonic axis was insignificant. Only the embryonic axis stained with Tetrazolium, not the cotyledons. The seeds are polyembryonic with up to four embryos, of which at most three germinate. Decoated seeds germinated faster than coated seeds under nursery conditions, with high significant germination percentages, dry matter production rates and vigor indices. The lack of staining of the cotyledon by tetrazolium was probably due to the presence of an impermeable layer. Decoating seeds for faster germination is recommended.

Vedyn käytön tarkastelu Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtailla

Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtailla valmistetaan lipeää, suolahappoa, natriumhypokloriittia sekä natriumkloraattia. Lipeää, suolahappoa ja natriumhypokloriittia valmistetaan lipeätehtaassa. Natriumkloraattia valmistetaan kloraattitehtaassa. Kloraatti- ja lipeätehtaan tuotteet valmistetaan elektrolyysimenetelmällä. Elektrolyysien sivutuotteena syntyy vetykaasua, joka voidaan käyttää suolahapon valmistukseen, vetyvoimalaitoksen polttoaineena tai myydä asiakkaalle. Työn tavoitteena oli tarkastella vedyn käyttöä Joutsenon tehtailla. Tarkastelun tavoitteena oli löytää mahdollisia kehitys- tai jatkotutkimuskohteita vety- ja höyryjärjestelmästä. Koska vetyä käytetään myös vetyvoimalaitoksen polttoaineena, joka tuottaa tehtailla tarvittavan prosessihöyryn, tarkasteltiin työssä myös höyryn käyttöä tehtailla. Tarkastelua varten tehtiin Microsoft Excel-pohjainen taselaskentamalli, jolla simuloitiin vedyn ja höyryn käyttöä tehtailla. Työn tuloksena saatiin Excel-pohjainen simulointimalli, jolla pystyttiin tutkimaan vedyn ja höyryn käyttöä. Vedyn ja höyryn käyttöä tutkittiin viidessä eri skenaariossa. Skenaariossa yksi määritettiin pienimmät mahdolliset elektrolyysiin syötettävät sähkövirran arvot, joilla tehtaita on turvallista käyttää. Skenaariossa kaksi määritettiin pienimmät mahdolliset elektrolyysiin syötettävät sähkövirran arvot, joilla voimalaitoksen turbiini pysyisi ajossa. Skenaariossa kolme määritettiin tehtaiden tämän hetkinen maksimi kapasiteetti. Skenaarioissa neljä ja viisi tutkittiin, miten mahdollinen tehtaiden tuotantojen kasvattaminen vaikuttaisi vety- ja höyryjärjestelmään. Työn tuloksien perusteella kehitys- ja jatkotutkimuskohteita olisivat lipeän haihdutuksen höyryn kulutuksen pienentäminen, turbiinin käyttöajan kasvattaminen sekä eri lähteistä saatavan hukkalämmön parempi hyödyntäminen kaukolämmön tuotannossa. Tehtaiden tuotantoja kasvatettaessa on syytä kiinnittää huomioita myös voimalaitoksen pääkattilan ja turbiinin kapasiteettiin.

Kartoitus kloori-alkalitehtaan tuotantokapasiteetin kasvattamisesta / Kemira Chemicals Oy Joutseno

Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon kloori-alkalitehtaalla valmistetaan elektrolyysin avulla lipeää, suolahappoa, natriumhypokloriittia ja vetyä. Tämän työn tavoitteena on kartoittaa kloori-alkalitehtaan tuotantokapasiteetin kasvatuksen yhteydessä esiin tulevat pullonkaulat, lähitulevaisuuden kunnossapitotarpeet sekä parhaat käytettävissä olevat teknologiavaihtoehdot kloori-alkalitehtaan osa-alueille, joihin tuotantokapasiteetin kasvatuspaineet kohdistuvat: elektrolyysi, lipeän haihdutus ja suolahappopolttimet. Pullonkaulojen kartoittaminen toteutettiin rakentamalla taulukkolaskentamalli kloori-alkalitehtaan prosesseista. Mallin avulla simuloitiin elektrolyysin kloorin tuotantoa, jota kasvatettiin asteittain 54 kt:sta/a aina 100 kt:iin/a asti ja tutkittiin prosessien käyttäytymistä. Tarkastelun pohjalta havaittiin, että kloorin tuotantoa kasvattaessa, tulee lisätä myös tuotantokapasiteettia suolahapon valmistukseen, elektrolyysiin, demineralisoidun veden valmistukseen ja lipeän haihdutuslaitokseen sekä suolahapon ja lipeän varastointikapasiteetteihin. Vaihtoehtoiset teknologiat määritettiin kirjallisuudesta ja laitetoimittajien esitteistä. Lähivuosien kunnossapitotarpeet kartoitettiin haastattelemalla tehtaan henkilökuntaa. Työstä eskaloitui useita jatkotutkimuskohteita, joita ovat bipolaari-teknologian soveltuvuus Joutsenon kloori-alkalitehtaalle, uusien HCl-polttimien esisuunnittelu, höyryn käytön tehostaminen nykyisessä lipeän haihdutuslaitoksessa sekä uusien haihdutusteknologioiden soveltuvuus Joutsenon kloori-alkalitehtaalle, höyry- ja jäähdytysverkostojen kartoitukset sekä demineralisoidun veden valmistuskapasiteetin kasvattaminen.

Growth and maturation of pequi fruit of the Brazilian cerrado

The objective of this study was to characterize the development of pequi fruit (Caryocar brasiliense) of the Brazilian cerrado. It takes 84 days (12 weeks) for pequi to develop with the onset of flowering in September and early fruit set in January. Pequi fruit showed a simple sigmoid growth curve, and its growth was characterized based on fresh mass and longitudinal and transverse diameters. The contents of titratable acidity, soluble solids, β-carotene, and vitamin C increased during fruit growth, reaching their maximum values at the 12th week (84 days) after anthesis. Pequi is a fruit with an extremely high respiratory activity; its respiratory rate decreased during its development. Pequi fruit has been classified as a non-climacteric fruit due to the decrease of both respiration and ethylene production rates during maturation and ripening.

Walker Brothers Quarries Limited fonds, 1975, 1980-1981, 1984, 1987-1989

Serving the Niagara and surrounding areas for over 120 years, Walker Industries has made its impact not only commercially, but also culturally. Beginning in 1875 with the erection of a stone sawing mill on a property John Walker purchased from the Welland Canal Loan Company. One of the first projects Walker cut stone for was the Merritton Town Hall. In 1882 the business expanded to include Walkers children, changing the name to Walker & Sons. Eventually in 1887 the two eldest sons took control of the business operation and their partnership changed the company’s name to Walker Brothers, the same year the company began operating its first quarry. The quarry was conveniently located alongside the 3rd Welland canal, offering easy access to Toronto and Hamilton. It was also close to the railway system which allowed immediate access to Thorold and Niagara Falls and later access to parts of Ontario and Quebec. The quarry supplied stone to build numerous halls and armouries across Ontario. A use was also found for the ‘waste products’ of cutting the limestone. Leftover stone chips were sent to paper mills, where stone was needed as part of the sulphite pulp process for making paper. Beginning to supply the Ontario Paper Company with stone in 1913, meant not only long, hard, work, but also more profit for the company. Before mechanization, most of the loading and unloading of the stone was done by hand, taking 19 man-hours to load an 18 yard railway car. Mechanization followed in 1947 when the plant became fully mechanized making the work easier and increasing production rates. In 1957 the company moved from its original location and opened the St. Catharines Crushed Stone Plant.

Modeling and Analysis of Two-Part Type Manufacturing Systems

This paper presents a model and analysis of a synchronous tandem flow line that produces different part types on unreliable machines. The machines operate according to a static priority rule, operating on the highest priority part whenever possible, and operating on lower priority parts only when unable to produce those with higher priorities. We develop a new decomposition method to analyze the behavior of the manufacturing system by decomposing the long production line into small analytically tractable components. As a first step in modeling a production line with more than one part type, we restrict ourselves to the case where there are two part types. Detailed modeling and derivations are presented with a small two-part-type production line that consists of two processing machines and two demand machines. Then, a generalized longer flow line is analyzed. Furthermore, estimates for performance measures, such as average buffer levels and production rates, are presented and compared to extensive discrete event simulation. The quantitative behavior of the two-part type processing line under different demand scenarios is also provided.

Análisis de la producción científica colombiana en medicina social y medicina básica Base de datos Thomson ISI (1975-2005)

En este documento se realiza una descripción de la producción científica colombiana en las disciplinas de medicina social y medicina básica para la base de datos Thompson ISI en el periodo comprendido entre 1975 y 2005. La caracterización de medicina social permite observar una baja producción de artículos internacionales de alto impacto propios de la disciplina, pues los artículos más citados siempre se encontraban clasificados en más de una disciplina; caso contrario al de medicina básica. De otra parte, se observa una alta concentración de los artículos de medicina social en publicaciones relacionadas con salud pública, siendo éstas una mayoría significativa dentro de la disciplina. A su vez, en las dos disciplinas es posible identificar una alta concentración de las citaciones en pocos artículos, siendo mayor en medicina social, reflejando un menor impacto promedio de las publicaciones en esta disciplina. Por último, los documentos más citados en medicina social se caracterizan por su interdisciplinariedad, colaboración internacional, interacción entre instituciones públicas y privadas, al igual que métodos no convencionales.

On the energetics of stratified turbulent mixing, irreversible thermodynamics, Boussinesq models and the ocean heat engine controversy

In this paper, the available potential energy (APE) framework of Winters et al. (J. Fluid Mech., vol. 289, 1995, p. 115) is extended to the fully compressible Navier– Stokes equations, with the aims of clarifying (i) the nature of the energy conversions taking place in turbulent thermally stratified fluids; and (ii) the role of surface buoyancy fluxes in the Munk & Wunsch (Deep-Sea Res., vol. 45, 1998, p. 1977) constraint on the mechanical energy sources of stirring required to maintain diapycnal mixing in the oceans. The new framework reveals that the observed turbulent rate of increase in the background gravitational potential energy GPEr , commonly thought to occur at the expense of the diffusively dissipated APE, actually occurs at the expense of internal energy, as in the laminar case. The APE dissipated by molecular diffusion, on the other hand, is found to be converted into internal energy (IE), similar to the viscously dissipated kinetic energy KE. Turbulent stirring, therefore, does not introduce a new APE/GPEr mechanical-to-mechanical energy conversion, but simply enhances the existing IE/GPEr conversion rate, in addition to enhancing the viscous dissipation and the entropy production rates. This, in turn, implies that molecular diffusion contributes to the dissipation of the available mechanical energy ME =APE +KE, along with viscous dissipation. This result has important implications for the interpretation of the concepts of mixing efficiency γmixing and flux Richardson number Rf , for which new physically based definitions are proposed and contrasted with previous definitions. The new framework allows for a more rigorous and general re-derivation from the first principles of Munk & Wunsch (1998, hereafter MW98)’s constraint, also valid for a non-Boussinesq ocean: G(KE) ≈ 1 − ξ Rf ξ Rf Wr, forcing = 1 + (1 − ξ )γmixing ξ γmixing Wr, forcing , where G(KE) is the work rate done by the mechanical forcing, Wr, forcing is the rate of loss of GPEr due to high-latitude cooling and ξ is a nonlinearity parameter such that ξ =1 for a linear equation of state (as considered by MW98), but ξ <1 otherwise. The most important result is that G(APE), the work rate done by the surface buoyancy fluxes, must be numerically as large as Wr, forcing and, therefore, as important as the mechanical forcing in stirring and driving the oceans. As a consequence, the overall mixing efficiency of the oceans is likely to be larger than the value γmixing =0.2 presently used, thereby possibly eliminating the apparent shortfall in mechanical stirring energy that results from using γmixing =0.2 in the above formula.

Solute movement through intact columns of cryoturbated Upper Chalk

Cryoturbated Upper Chalk is a dichotomous porous medium wherein the intra-fragment porosity provides water storage and the inter-fragment porosity provides potential pathways for relatively rapid flow near saturation. Chloride tracer movement through 43 cm long and 45 cm diameter undisturbed chalk columns was studied at water application rates of 0.3, 1.0, and 1.5 cm h(-1). Microscale heterogeneity in effluent was recorded using a grid collection system consisting of 98 funnel-shaped cells each 3.5 cm in diameter. The total porosity of the columns was 0.47 +/- 0.02 m(3) m(-3), approximately 13% of pores were >15 mu m diameter, and the saturated hydraulic conductivity was 12.66 +/- 1.31 m day(-1). Although the column remained unsaturated during the leaching even at all application rates, proportionate flow through macropores increased as the application rate decreased. The number of dry cells (with 0 ml of effluent) increased as application rate decreased. Half of the leachate was collected from 15, 19 and 22 cells at 0.3, 1.0, 1.5 cm h(-1) application rates respectively. Similar breakthrough curves (BTCs) were obtained at all three application rates when plotted as a function of cumulative drainage, but they were distinctly different when plotted as a function of time. The BTCs indicate that the columns have similar drainage requirement irrespective of application rates, as the rise to the maxima (C/C-o) is almost similar. However, the time required to achieve that leaching requirement varies with application rates, and residence time was less in the case of a higher application rate. A two-region convection-dispersion model was used to describe the BTCs and fitted well (r(2) = 0.97-0-99). There was a linear relationship between dispersion coefficient and pore water velocity (correlation coefficient r = 0.95). The results demonstrate the microscale heterogeneity of hydrodynamic properties in the Upper Chalk. Copyright (C) 2007 John Wiley & Sons, Ltd.

Nitrosospira spp. can produce nitrous oxide via a nitrifier denitrification pathway

Nitrous oxide (N2O) emission from soils is a major contributor to the atmospheric loading of this potent greenhouse gas. It is thought that autotrophic ammonia oxidizing bacteria (AOB) are a significant source of soil-derived N2O and a denitrification pathway (i.e. reduction of NO2- to NO and N2O), so-called nitrifier denitrification, has been demonstrated as a N2O production mechanism in Nitrosomonas europaea. It is thought that Nitrosospira spp. are the dominant AOB in soil, but little information is available on their ability to produce N2O or on the existence of a nitrifier denitrification pathway in this lineage. This study aims to characterize N2O production and nitrifier denitrification in seven strains of AOB representative of clusters 0, 2 and 3 in the cultured Nitrosospira lineage. Nitrosomonas europaea ATCC 19718 and ATCC 25978 were analysed for comparison. The aerobically incubated test strains produced significant (P < 0.001) amounts of N2O and total N2O production rates ranged from 2.0 amol cell(-1) h(-1), in Nitrosospira tenuis strain NV12, to 58.0 amol cell(-1) h(-1), in N. europaea ATCC 19718. Nitrosomonas europaea ATCC 19718 was atypical in that it produced four times more N2O than the next highest producing strain. All AOB tested were able to carry out nitrifier denitrification under aerobic conditions, as determined by production of N-15-N2O from applied N-15-NO2-. Up to 13.5% of the N2O produced was derived from the exogenously applied N-15-NO2-. The results suggest that nitrifier denitrification could be a universal trait in the betaproteobacterial AOB and its potential ecological significance is discussed.

Effects of body size and lifestyle on evolution of mammal life histories

It has recently been proposed that life-history evolution is subject to a fundamental size-dependent constraint. This constraint limits the rate at which biomass can be produced so that production per unit of body mass is inevitably slower in larger organisms than in smaller ones. Here we derive predictions for how changes in body size and production rates evolve in different lifestyles subject to this constraint. Predictions are tested by using data on the mass of neonate tissue produced per adult per year in 637 placental mammal species and are generally supported. Compared with terrestrial insectivores with generalized primitive traits, mammals that have evolved more specialized lifestyles have divergent massspecific production rates: (i) increased in groups that specialize on abundant and reliable foods: grazing and browsing herbivores (artiodactyls, lagomorphs, perissoclactyls, and folivorous rodents) and flesh-eating marine mammals (pinnipeds, cetaceans); and (ii) decreased in groups that have lifestyles with reduced death rates: bats, primates, arboreal, fossorial, and desert rodents, bears, elephants, and rhinos. Convergent evolution of groups with similar lifestyles is common, so patterns of productivity across mammalian taxa reflect both ecology and phylogeny. The overall result is that groups with different lifestyles have parallel but offset relationships between production rate and body size. These results shed light on the evolution of the fast-slow life-history continuum, suggesting that variation occurs along two axes corresponding to body size and lifestyle.

Incorporation of lead into calcium carbonate granules secreted by earthworms living in lead contaminated soils

The influence of soil organisms on metal mobility and bioavailability in soils is not currently fully understood. We conducted experiments to determine whether calcium carbonate granules secreted by the earthworm Lumbricus terrestris could incorporate and immobilise lead in lead- and calcium- amended artificial soils. Soil lead concentrations were up to 2000 mg kg-1 and lead:calcium ratios by mass were 0.5-8. Average granule production rates of 0.39 + 0.04 mgcalcite earthworm-1 day-1 did not vary with soil lead concentration. The lead:calcium ratio in granules increased significantly with that of the soil (r2 = 0.81, p = 0.015) with lead concentrations in granules reaching 1577 mg kg-1. X-ray diffraction detected calcite and aragonite in the granules with indications that lead was incorporated into the calcite at the surface of the granules. In addition to the presence of calcite and aragonite X-ray absorption spectroscopy indicated that lead was present in the granules mainly as complexes sorbed to the surface but with traces of lead-bearing calcite and cerussite. The impact that lead-incorporation into earthworm calcite granules has on lead mobility at lead-contaminated sites will depend on the fraction of total soil lead that would be otherwise mobile.