Kuparin hitsaus kattavilla laatuvaatimuksilla

Kuparin ja kupariseosten hitsaus eroaa merkittävästi esimerkiksi terästen hitsauksesta. Suuri lämmönjohtavuus, lämpölaajeneminen, pehmeneminen ja kuparin taipumus liuottaa kaasuja sulaan asettavat hitsaukselle haasteita. Kuparia on perinteisesti hitsattu kaasuhitsaamalla ja kaasukaarihitsausprosesseilla, mutta uudemmat menetelmät kuten laserhitsaus, elektronisuihkuhitsaus ja FSW-hitsaus tarjoavat uudenlaisia käyttökohteita korkealla laadulla. ISO 3834-2 asettaa noudatettavat vaatimukset hitsaustoiminnalle laatuvaatimusten ollessa kattavia. Ydinvoimalaitoksella hitsauksessa tulee lisäksi noudattaa Säteilyturvakeskuksen YVL-ohjeita, joissa on määritetty lisävaatimuksia liitosten materiaalivalinnoille, pätevöittämiselle ja tarkastamiselle. Tässä työssä tutkittiin kuparimetallien hitsauksen mahdollisuutta Loviisan ydinvoimalaitoksella juottamisen sijasta siten, että kattavat laatuvaatimukset täyttyisivät. Hitsauskokeissa ja laboratoriotutkimuksissa testattiin hitsausta erilaisilla hitsausaineilla ja hitsausprosesseilla. Koetulosten pohjalta toteutettiin hitsausmenetelmä deoksidoidun kupariputken ja tinapronssilaipan TIG-hitsaukselle.

Capital investments planning and life cycle simulations for the new valves manufacturing facility in Russia

The focus of the research is on the derivation of the valid and reliable performance results regarding establishment and launching of the new full-scale industrial facility, considering the overall current conditions for the project realization in and out of Russia. The study demonstrates the process of the new facility concept development, with following perfor-mance calculation, comparative analyzes conduction, life-cycle simulations, performance indicators derivation and project`s sustainability evaluation. To unite and process the entire input parameters complexity, regards the interlacing between the project`s internal technical and commercial sides on the one hand, and consider all the specifics of the Russian conditions for doing business on the other hand, was developed the unique model for the project`s performance calculation, simulations and results representation. The complete research incorporates all corresponding data to substantiate the assigned facility`s design, sizing and output capacity for high quality and cost efficient ferrous pipe-line accessories manufacturing, as well as, demonstrates that this project could be suc-cessfully realized in current conditions in Russia and highlights the room for significant performance and sustainability improvements based on the indexes of the derived KPIs.

Kaukolämpöjohdon lämpöhäviöiden talteenotto lämpöpumpputeknologian avulla

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli laatia tarkastelumalli, jonka perusteella pystyttäisiin analysoimaan tutkimuksessa tarkasteltavan kaukolämpöjohdon lämpöhäviöiden talteenot-toratkaisun taloudellista kannattavuutta yleisellä tasolla sekä sen mahdollisissa sovellus-kohteissa. Työssä tarkastellaan kaukolämpöjohtoa, jonka sisään on sijoitettu lämmönke-ruuputki. Lämmönkeruuputken on tarkoitus kerätä lämpöä kaukolämpöjohdon vaipasta sekä pitää vaipan lämpötilaa ympäristön lämpötilaa matalampana, jolloin johdon ulkopuo-lisia lämpöhäviöitä ei synny. Tarkastelumalli laadittiin perustuen lämpöpumppuprosessin ja kaukolämpöverkoston yleisiin mitoitusperiaatteisiin sekä ratkaisuun liittyvien järjestelmien osalta kerättyihin tarkas-teluhetkeä edustaviin kustannustietoihin. Tarkastelumallista laadittiin Excel-laskentataulukkona, jota voidaan tulevaisuudessa soveltaa järjestelmän sovelluskohdekoh-taiseen tarkasteluun sekä mitoitukseen. Lasketut takaisinmaksuajat osoittautuivat kaikissa tarkastelluissa tapauksissa järjestelmien arvioitua teknistä käyttöikää lyhyemmäksi. Järjestelmällä voisi olla tietynlaisissa sovellus-kohteissa myös strateginen, kaukolämpöliiketoiminnan riskejä vähentävä merkitys.

Analysis of Phase Separator Design Criteria Using Computational Fluid Dynamics

Gravitational phase separation is a common unit operation found in most large-scale chemical processes. The need for phase separation can arise e.g. from product purification or protection of downstream equipment. In gravitational phase separation, the phases separate without the application of an external force. This is achieved in vessels where the flow velocity is lowered substantially compared to pipe flow. If the velocity is low enough, the denser phase settles towards the bottom of the vessel while the lighter phase rises. To find optimal configurations for gravitational phase separator vessels, several different geometrical and internal design features were evaluated based on simulations using OpenFOAM computational fluid dynamics (CFD) software. The studied features included inlet distributors, vessel dimensions, demister configurations and gas phase outlet configurations. Simulations were conducted as single phase steady state calculations. For comparison, additional simulations were performed as dynamic single and two-phase calculations. The steady state single phase calculations provided indications on preferred configurations for most above mentioned features. The results of the dynamic simulations supported the utilization of the computationally faster steady state model as a practical engineering tool. However, the two-phase model provides more truthful results especially with flows where a single phase does not determine the flow characteristics.

Asiakasräätälöityjen ratkaisujen toimintamalli

Yhteistyö yli organisaatiorajojen, huolellinen lähtötietojen selvittäminen, täsmällinen tehtävien suorittaminen sekä organisaatiossa olevan tiedon laaja hyödyntäminen ovat projektin onnistumisen kulmakiviä. Usein kuitenkin projekti hautautuu omaan arkeensa keskittyen liikaa tehtävien suorittamiseen, eikä luo katseita ympäristöönsä. Tässä työssä tavoitteena on ollut projekti- ja päätöksentekomallin luominen, joka ohjaa projektia heti alkumetreistä jo ennen kuin päätöstä sen toteuttamisesta on tehty. Tarkoituksena on myös ohjata yhteistyöhön yli organisaatiorajojen ja kaikkien näkökulmien huomioonottamiseen ennen projektin aloituspäätöstä. Malli luotiin konstruktiivisena tapaustutkimuksena ja se nojaa kirjallisuuteen melko laaja-alaisesti. Koska malli tulee ohjaamaan asiakasräätälöintejä toteuttavan organisaation projekteja, viitekehystä rajaavat räätälöinti, tuotehallinta ja ennen kaikkia projektin johtaminen. Tutkimusta varten on tutustuttu kohdeyrityksen prosesseihin ja liitetty konstruktio osaksi näitä prosesseja. Teorian pohjalle luotu konstruktio ratkaisee tutkimusongelman määrittämällä toimintamallin räätälöintiprojektien arvonmääritykseen ja toteutukseen. Se tuo järjestelmällisyyttä projektiehdokkaiden arvon määrittämiseen sekä johdonmukaistaa päätöksentekoprosessia ja projektin toteutusta ottaen huomioon suorien hyötyjen lisäksi epäsuorat hyödyt ja vaikutukset tuotetarjoomaan.

Biomassakattilan simulointi

Tässä diplomityössä mallinnetaan Apros-simulointiohjelmistolla kylläistä höyryä tuottava KPA Uniconin toimittama Biograte-kattilalaitos. Työ on rajattu käsittelemään vesihöyrypiiri syöttövesisäiliöstä prosessiin lähtevään höyryyn saakka. Savukaasupuoli on mallinnettu polttoaineen ja palamisilman syötöstä savupiippuun asti, mutta savukaasujen puhdistus on jätetty pois simulaatiomallista. Työssä kerrotaan yleisesti biopolttoaineista, kattilalaitoksista ja tulipesäratkaisuista. Simuloitava kattilalaitos ja sen säätöjärjestelmä käydään läpi yksityiskohtaisemmin. Simuloinnista ja sen mahdollisuuksista kerrotaan yleisesti, jonka jälkeen esitellään tehty simulaatiomalli. Simulointituloksia verrataan kattilan mitoitusarvoihin ja tärkeimpien prosessisuureiden muutoksia tutkitaan kuormanmuutostilanteissa. Lopuksi tuloksista tehdään yhteenveto ja esitellään jatkotoimenpidesuunnitelmat. Simuloitu kattilalaitos tuottaa kylläistä höyryä halutun määrän oikeassa paineessa ja lämpötilassa. Kattilan prosessisuureet vastaavat melko hyvin mitoitusarvoja ja simulaatiomalli toimii vakaasti myös kuormanmuutostilanteissa. Suurimmat kompromissit ja yksinkertaistukset on tehty tulipesän ja polttoaineensyötön mallinnuksessa. Näitä osa-alueita kehittämällä simulaation tarkkuutta olisi mahdollista parantaa entisestään. Jatkossa simulointimallia on tarkoitus kehittää laajentamalla se kattamaan myös laitoksen sekundääripuoli kokonaisuudessaan. Tulosten perusteella simulaatiota voidaan pitää onnistuneena mallina Biograte-kattilalaitoksesta.

Influence of temperate grass seed rotation systems on weed seed soil bank composition

Due to changing cropping practices in perennial grass seed crops in western Oregon, USA, alternative rotation systems are being considered to reduce weed infestations. Information is generally lacking regarding the effects of alternative agronomic operations and herbicide inputs on soil weed seed bank composition during this transition. Six crop rotation systems were imposed in 1992 on a field that had historically produced monoculture perennial ryegrass (Lolium perenne L.) seeds. Each system plot was 20 x 30 m, arranged in a randomized complete block design, replicated four times. Twenty to thirty soil cores were sampled in June 1997 from each plot. The weed species composition of the cores was determined by successive greenhouse grow-out assays. In addition to seed density, heterogeneity indices for species evenness, richness, and diversity were determined. The most abundant species were Juncus bufonius L. and Poa annua L. Changes in seed bank composition were due to the different herbicides used for the rotation crop components. Compared to the other rotation systems, no-tillage, spring-planted wheat (Triticum aestivum L.) and oat (Avena sativa L.) reduced overall weed seed density and richness, but did not affect weed species evenness or diversity. When meadowfoam (Limnanthes alba Hartweg ex Benth.) succeeded wheat in rotation, weed species richness was unaffected, but evenness and diversity were reduced, compared to the other rotation systems. For meadowfoam in sequence after white clover (Trifolium repens L.), crop establishment method (no-tillage and conventional tillage) had no effect on weed seed species density, evenness, or diversity.

Soil seed bank variation patterns according to environmental factors in a natural grassland

This research aimed to determine the soil seed bank and its relationship with environmental factors that have an influence in the distribution of the vegetation above the ground in an excluded area of natural grassland in the South of Brazil. Most of the 122 identified species in the seed bank were perennials. Data analysis indicated three distinct community groups, according to the size and composition of the soil seed bank in lowlands with permanent wet soils, in lowlands and in other areas. In general, lowlands were characterized by low-fertility soils, high moisture and aluminum contents, being spatially homogeneous habitats and, therefore, more restricted to vegetation heterogeneity than other parts of the relief. Environmental factors most associated with soil seed bank size and composition were relief position and their co-related soil variables such as: soil moisture content, potassium content, organic matter, basic saturation of cation exchange soil capacity, exchangeable basics sum of the soil and clay soil content. According to that, relief position, associated with combined effects of soil chemical properties related to it, determines the observed variation pattern of the soil seed bank, as a reflection of the vegetation above the area.

Drying soybean seed using air ambient temperature at low relative humidity

Under subtropical and tropical environments soybean seed (Glycine max (L.) Merrill) are harvested early to avoid deterioration from weathering. Careful after-harvest drying is required and is an important step in maintaining the physiological quality of the seed. Soybean seed should be harvested when the moisture content is in a range of 16-20%. Traditional drying utilizes a high temperature air stream passed through the seed mass without dehumidification. The drying time is long because the system is inefficient and the high temperature increases the risk of thermal damage to the seed. New technology identified as heat pipe technology (HPT) is available and has the unique feature of removing the moisture from the air stream before it is passed through the seed mass at the same environmental temperature. Two studies were conducted to evaluate the performance of HPT for dry soybean seed. In the first study the seeds were dried from 17.5 to 11.1% in 2 hours and 29 minutes and in the second sudy the seeds were dried from 22.6 to 11.9% in 16 hours and 32 minutes. This drying process caused no reduction in seed quality as measured by the standard germination, tetrazolium-viability, accelerated aging and seedling vigor classification tests. The only parameter that indicated a slight seed quality reduction was tetrazolium vigor in the second study. It was concluded that the HPT system is a promising technology for drying soybean seed when efficiency and maintenance of physiological quality are desired.

Drying peanut seed using air ambient temperature at low relative humidity

The moisture content of peanut kernel (Arachis hypogaea L.) at digging ranges from 30 to 50% on a wet basis (w.b.). The seed moisture content must be reduced to 10.5% or below before seeds can be graded and marketed. After digging, peanuts are cured on a window sill for two to five days then mechanically separated from the vine. Heated air is used to further dry the peanuts from approximately 18 to 10% moisture content w.b. Drying is required to maintain peanut seed and grain quality. Traditional dryers pass a high temperature and high humidity air stream through the seed mass. The drying time is long because the system is inefficient and the high temperature increases the risk of thermal damage to the kernels. New technology identified as heat pipe technology (HPT) is available and has the unique feature of removing the moisture from the air stream before it is heated and passed through the seed. A study was conducted to evaluate the performance of the HPT system in drying peanut seed. The seeds inside the shells were dried from 17.4 to 7.3% in 14 hours and 11 minutes, with a rate of moisture removal of 0.71% mc per hour. This drying process caused no reduction in seed quality as measured by the standard germination, accelerated ageing and field emergence tests. It was concluded that the HPT system is a promising technology for drying peanut seed when efficiency and maintenance of physiological quality are desired.

Voimalaitosten kattilaputkien sisäpuolisten kerrostumien paksuuden mittaaminen ultraäänimenetelmällä

Höyryvoimalaitoksen käyttöönotossa muodostuu kattilaputkien sisäpinnoille niitä korroosiolta suojaava ohut metallioksidikerros. Tämän kerroksen päälle kasvaa kattilan käytön aikana haitallista kerrostumaa paikallisen korroosion tai kattilavedessä olevien epäpuhtauksien kerääntymisen tai kiteytymisen seurauksena. Kerrostuma haittaa lämmönsiirtoa tulipesästä putkiseinämän läpi kattilaveteen. Putkien lämpötilan nousu suunniteltua korkeammaksi kasvattaa putkivaurioiden ja sisäpuolisen korroosion riskiä. Tästä johtuen paksuksi kasvaneet kerrostumat pyritään poistamaan happokäsittelyllä eli peittauksella ennen vaurioiden syntyä. Perinteisesti kerrostumapaksuus on määritetty kattilasta irrotetuista näyteputkista mikroskoopilla. Työn tavoitteena oli tutkia uudenlaisen ultraäänimittauksen teoriaa ja selvittää sen toimivuus höyrystinputkien kerrostumapaksuusmittauksissa. Lisäksi tavoitteena oli tutkia voimalaitoksen höyrystimen sisäpuolisten kerrostumien muodostumista ja niiden vaikutuksia sekä kattilan peittaustarpeen arviointia. Höyrystimen kerrostumien kasvunopeuteen vaikuttavat eniten voimalaitostyyppi, käytetty vesikemia ja kattilaveteen kulkeutuvien epäpuhtauksien määrä. Kasvunopeus vaihtelee laitosten välillä suuresti ja eroaa myös tulipesän eri kohdissa. Kattilaveden epäpuhtauspitoisuus ja kerrostumapaksuus vaikuttavat molemmat korroosiovaurioiden todennäköisyyteen. Peittauspaksuuden ohjearvoissa tulisi huomioida kattilan käyttöpaine, kattilatyyppi ja riski kattilaveden laadun heikkenemiselle. Putkinäytteistä ja laitoksilla suoritettujen mittauksien perusteella uusi ultraäänitekniikka tuottaa luotettavia tuloksia tavanomaisten kerrostumien mittauksessa. Vain yhdellä laitoksella esiintyi irtonaisen sakan kaltaista kerrostumaa, jota mittaus ei kyennyt havaitsemaan. Mittaustulokset kerrostumista tulipesän eri osissa antavat hyvän perustan peittaustarpeen arviointiin.

Thermal modelling of commercial lithium-ion batteries

The accelerating adoption of electrical technologies in vehicles over the recent years has led to an increase in the research on electrochemical energy storage systems, which are among the key elements in these technologies. The application of electrochemical energy storage systems for instance in hybrid electrical vehicles (HEVs) or hybrid mobile working machines allows tolerating high power peaks, leading to an opportunity to downsize the internal combustion engine and reduce fuel consumption, and therefore, CO2 and other emissions. Further, the application of electrochemical energy storage systems provides an option of kinetic and potential energy recuperation. Presently, the lithium-ion (Li-ion) battery is considered the most suitable electrochemical energy storage type in HEVs and hybrid mobile working machines. However, the intensive operating cycle produces high heat losses in the Li-ion battery, which increase its operating temperature. The Li-ion battery operation at high temperatures accelerates the ageing of the battery, and in the worst case, may lead to a thermal runaway and fire. Therefore, an appropriate Li-ion battery cooling system should be provided for the temperature control in applications such as HEVs and mobile working machines. In this doctoral dissertation, methods are presented to set up a thermal model of a single Li-ion cell and a more complex battery module, which can be used if full information about the battery chemistry is not available. In addition, a non-destructive method is developed for the cell thermal characterization, which allows to measure the thermal parameters at different states of charge and in different points of cell surface. The proposed models and the cell thermal characterization method have been verified by experimental measurements. The minimization of high thermal non-uniformity, which was detected in the pouch cell during its operation with a high C-rate current, was analysed by applying a simplified pouch cell 3D thermal model. In the analysis, heat pipes were incorporated into the pouch cell cooling system, and an optimization algorithm was generated for the estimation of the optimalplacement of heat pipes in the pouch cell cooling system. An analysis of the application of heat pipes to the pouch cell cooling system shows that heat pipes significantly decrease the temperature non-uniformity on the cell surface, and therefore, heat pipes were recommended for the enhancement of the pouch cell cooling system.

Lolium multiflorum seeds in the soil: I. Soil seed bank dynamics in a no til system

The objective of the study was to characterize annual ryegrass seed population dynamics, managed for natural re-sowing, in no til systems in rotation with soybean, in different chronosequences An area was cultivated for two years with soybean, left as fallow land for the next two years and then cultivated again with soybean for the next two years. The four chronosequences represented different management periods, two with soybean (6 and 8 years old) and the other two resting (3 and 9 years old). Soil samples were taken every month during one year and divided into two depths (0-5 and 5-10 cm). Vegetation dynamics were also evaluated (number of plants, inflorescences and seedlings). Soil seed bank (SSB) dynamics showed structural patterns in time, with a "storage period" in summer, an "exhausting period" during autumn and a "transition period" in winter and spring. Pasture establishment by natural re-sowing was totally dependent on the annual recruitment of seeds from the soil. The influence of the management practices on the SSB was more important than the number of years that these practices had been implemented. Places where soybean was sown showed the largest SSBs. Most of the seeds overcame dormancy and germinated at the end of the summer and beginning of the autumn, showing a typically transitory SSB, but with a small proportion of persistent seeds

Lolium Multiflorum seeds in the soil: II. Longevity under natural conditions

The interest was the seed longevity dynamics of annual ryegrass in natural conditions as an important tool to explain its dynamics in no tillage systems used in the South of Brazil. The species is commonly managed for natural re-sowing and, in this way, allows cattle grazing with reduced costs during the winter time. In February of 2003, twenty bags of nylon screen containing sterilised soil with 100 seeds in each were randomly buried in the field, 5 cm deep. Around every three or four months, four sacks were exhumed. Seeds were counted and tested using germination and tetrazolium tests.The seeds showed high primary dormancy, which was overcome very fast. After 108, 226, 326, 565 and 732 days of burial there were no significant differences as the secondary dormancy of the seeds that did not germinate in autumn was not high. The last exhumation period was significantly different from the others due to the strong decay on seed viability. As few seeds remained viable after 732 days, the soil seed bank was classified as transient, being evident that in annual pastures the transitory seed banks have a main role in the regeneration of the species.

Movax Oy:n tuotteiden ja tekniikan käyttömahdollisuudet pilaantuneiden maa-alueiden ja pohjavesien kunnostushankkeissa

Työn tavoitteena on tarkastella erilaisia in-situ -kunnostusmenetelmiä maaperän ja pohjaveden kunnostushankkeissa ja niiden toteutusvaihtoehtoja sekä vertailla niitä keskenään. Työssä tarkastellaan myös lainsäädännön ja eri menetelmien kehittymistä, niiden tulevaisuuden näkymiä sekä pohditaan yrityksen tuotteiden liiketoimintamahdollisuuksia tämän pohjalta. Tietoa kerätään kirjallisuudesta sekä tapaustutkimuksista ja niitä peilataan yrityksen sisällä olevaan hiljaiseen tietoon. Löydettyä kirjallisuustietoa sekä tapaustutkimuksia on analysoitu SWOT-analyysien sekä ryhmittelyjen avulla. Työn tuloksena on esitetty vaihtoehtoinen tapa asentaa reaktiivinen seinämä pohjaveden kunnostushankkeissa yrityksen tuotteiden ja putkipaalujen avulla. Lisäksi työn pohjalta voidaan koota materiaalia ja lisätietoa asiakkaille sekä myynnin ja markkinoinnin tukemiseen. Tulosten pohjalta voidaan arvioida, että kyseinen menetelmä tukisi myös kestävän kehityksen periaatteita kunnostushankkeen toteutus- ja asennusvaiheessa. Menetelmän avulla voitaisiin mahdollisesti vähentää reaktiivisten seinämien asentamiseen liittyviä ympäristövaikutuksia.