Comprehensive Study of Crystal Growth from Solution

Crystal growth is an essential phase in crystallization kinetics. The rate of crystal growth provides significant information for the design and control of crystallization processes; nevertheless, obtaining accurate growth rate data is still challenging due to a number of factors that prevail in crystal growth. In industrial crystallization, crystals are generally grown from multi-componentand multi-particle solutions under complicated hydrodynamic conditions; thus, it is crucial to increase the general understanding of the growth kinetics in these systems. The aim of this work is to develop a model of the crystal growth rate from solution. An extensive literature review of crystal growth focuses on themodelling of growth kinetics and thermodynamics, and new measuring techniques that have been introduced in the field of crystallization. The growth of a singlecrystal is investigated in binary and ternary systems. The binary system consists of potassium dihydrogen phosphate (KDP, crystallizing solute) and water (solvent), and the ternary system includes KDP, water and an organic admixture. The studied admixtures, urea, ethanol and 1-propanol, are employed at relatively highconcentrations (of up to 5.0 molal). The influence of the admixtures on the solution thermodynamics is studied using the Pitzer activity coefficient model. Theprediction method of the ternary solubility in the studied systems is introduced and verified. The growth rate of the KDP (101) face in the studied systems aremeasured in the growth cell as a function of supersaturation, the admixture concentration, the solution velocity over a crystal and temperature. In addition, the surface morphology of the KDP (101) face is studied using ex situ atomic force microscopy (AFM). The crystal growth rate in the ternary systems is modelled on the basis of the two-step growth model that contains the Maxwell-Stefan (MS) equations and a surface-reaction model. This model is used together with measuredcrystal growth rate data to develop a new method for the evaluation of the model parameters. The validation of the model is justified with experiments. The crystal growth rate in an imperfectly mixed suspension crystallizer is investigatedusing computational fluid dynamics (CFD). A solid-liquid suspension flow that includes multi-sized particles is described by the multi-fluid model as well as by a standard k-epsilon turbulence model and an interface momentum transfer model. The local crystal growth rate is determined from calculated flow information in a diffusion-controlled crystal growth regime. The calculated results are evaluated experimentally.

Fabrication and characterization of silicon position sensitive particle detectors

Position sensitive particle detectors are needed in high energy physics research. This thesis describes the development of fabrication processes and characterization techniques of silicon microstrip detectors used in the work for searching elementary particles in the European center for nuclear research, CERN. The detectors give an electrical signal along the particles trajectory after a collision in the particle accelerator. The trajectories give information about the nature of the particle in the struggle to reveal the structure of the matter and the universe. Detectors made of semiconductors have a better position resolution than conventional wire chamber detectors. Silicon semiconductor is overwhelmingly used as a detector material because of its cheapness and standard usage in integrated circuit industry. After a short spread sheet analysis of the basic building block of radiation detectors, the pn junction, the operation of a silicon radiation detector is discussed in general. The microstrip detector is then introduced and the detailed structure of a double-sided ac-coupled strip detector revealed. The fabrication aspects of strip detectors are discussedstarting from the process development and general principles ending up to the description of the double-sided ac-coupled strip detector process. Recombination and generation lifetime measurements in radiation detectors are discussed shortly. The results of electrical tests, ie. measuring the leakage currents and bias resistors, are displayed. The beam test setups and the results, the signal to noise ratio and the position accuracy, are then described. It was found out in earlier research that a heavy irradiation changes the properties of radiation detectors dramatically. A scanning electron microscope method was developed to measure the electric potential and field inside irradiated detectorsto see how a high radiation fluence changes them. The method and the most important results are discussed shortly.

Suomen segmenttikestojen määräytymisestä

Summary: Determination of segment durations in Finnish

Sanojen ja puhunnosten minimikoosta

Keskustelun alku: Suomi // Virittäjä 2006, s. 260-263 ; jatkuu: Karlsson // Virittäjä 2006, s. 264

KÄYTTÄJIEN VAATIMUKSIA TEKNISEN TUKKUKAUPAN TOIMINNANOHJAUSJÄRJESTELMÄLLE

Työn tavoitteena oli tutkia toiminnanohjausjärjestelmän jälleenmyyjän suunnitteleman ohjelmistokokonaisuuden sopivuutta teknisen tukkukaupan ratkaisuksi. Työssä käydään läpi ohjelmistokokonaisuutta, johon kuuluu toiminnanohjausjärjestelmän lisäksi useita muita ohjelmistoja. Ohjelmat yhdessä muodostavat kokonaisratkaisun erityisesti tukkukaupalle. Työssä käydään läpi myös teknisen tukkukaupan liiketoimintaympäristöä. Samalla pyritään löytämään ohjelmistoratkaisun vahvuudet ja heikkoudet tukkukaupan liiketoiminnalle. Haastattelututkimuksella varmistetaan löydettyjen ominaisuuksien sopiminen tekniselle tukkukaupalle. Tutkimuksessa havaitaan, että tarjottu ratkaisu riittää tekniselle tukkukauppiaalle mainiosti. Haastattelututkimuksen perusteella läheskään kaikkia lisätoiminnallisuuksia ei kuitenkaan tarvita, vaan pelkkä toiminnanohjausjärjestelmä riittää sellaisenaan. Järjestelmän ainoa havaittu heikkous liittyy varastonhallinnan hyllypaikkojen käsittelyyn, mutta haastattelun perusteella tämä ei haittaa teknistä tukkukauppaa harjoittavaa yritystä. Tärkeänä piirteenä toiminnanohjausjärjestelmän lisäksi on internetin käyttö tiedotuskanavana. Tiedon kulku tietojärjestelmien ja web-sivujen välillä koetaan tärkeäksi toiminnallisuudeksi.

ASIANTUNTIJAORGANISAATION TOIMINNAN TEHOSTAMINEN

Jatkuvasti muuttuva työympäristö vaatii organisaatiolta kykyä muuntua nopeasti vastaamaan tehokkaasti uusiin haasteisiin. Organisaation on tärkeää tuntea kriittiset menestystekijänsä ja pystyä mittaamaan suorituskykyään. Tämän vuoksi asiantuntijaorganisaatioiden suorituskykyyn on alettu kiinnittää entistä enemmän huomiota. Mittareiden käyttö asiantuntijatyön suorituskyvyn mittaamisessa ei ole kovinkaan yleistä johtuen tehtävän työn erityispiirteistä. Asiantuntijatyössä älyllisellä pääomalla, kuten esimerkiksi henkilöstön tiedoilla ja osaamisella, on merkittävä rooli organisaation toimintaan. Tämä asettaa omat erityisvaatimuksensa suorituskyvyn mittaamiselle, toiminnan ohjaamiselle ja erityisesti motivoinnille. Tutkielmassa pyrittiin löytämään tutkimuksen kohteena olleen yrityksen kehittämisen tärkeät toiminta-alueet henkilöstölle suunnatun kyselyn avulla. On erittäin tärkeää, että henkilöstö kokee mittauksen ja tehostamistoimenpiteet omaa työtä tukeviksi asioiksi. Tutkimuksen tuloksena löytyivät selkeästi kehittämistä vaativat osa-alueet. Haastava jatkotoimenpide on määritellä sopivat suorituskykymittarit älylliseen pääomaan liittyville kriittisille menestystekijöille.

Kunnossapidon tuotteistus Stora Enson Kymenlaakson tehtailla ja sen vaikutukset kunnossapidon johtamiseen

Kansainvälinen kilpailu pakottaa metsäteollisuusyritykset jatkuvasti etsimään keinoja, joilla pystytään parantamaan tuotantolaitosten kannattavuutta ja kilpailukykyä. Kannattavalle ja kilpailukykyiselle toiminnalle eräs tärkeimmistä tekijöistä on osaava, tehokas ja suunnitelmallinen kunnossapito. Tämän diplomityön kirjallisuusosassa tavoitteena oli tarkastella kemiallisen metsäteollisuuden kunnossapitoa, sen tehokkuutta ja erityisesti sen erilaisia toimintamalleja. Kirjallisuusosuudessa on käsitelty kunnossapidon palvelutuotteistamista ja sen vaikutuksia kunnossapidon johtamiseen. Tämän työn käytännön osiossa on vertailtu Stora Enson Suomen tehtaiden, ja erityisesti Kymenlaaksossa Kymenson toimipisteiden eroja kunnossapitoresurssien käytössä kunnossapidon palvelutuotteisiin. Johtopäätöksissä on annettu suosituksia kunnossapidon palvelutuotteistuksen jatkokehittämiseen.

TYÖTURVALLISUUDEN KEHITTÄMINEN TEOLLISUUSYRITYKSESSÄ

Tiivistelmä Lainsäädäntö ohjaa yrityksien työsuojelutoimintaa varsin tiukasti. Menestyvälle yritykselle ei kuitenkaan enää riitä lainsäädännön minimitason saavuttaminen. Työturvallisuudesta on tullut merkittävä menestystekijä kilpailtaessa rajallisista resursseista, kuten osaavasta työvoimasta ja rahoittajista. Diplomityössä selvitetään työturvallisuuden kehittämiskeinoja teollisuusyrityksessä. Alalla toimii useita viranomais- ja asiantuntijaorganisaatioita, joiden tehtäviin kuuluu valvoa, että lainsäädäntöä noudatetaan. Valvonnan lisäksi ne myös tarjoavat opastusta työsuojeluasioissa. Työsuojelun kehittämisessä on tärkeää johdon asenne ja toiminta työsuojeluasioissa. Turvallisuutta tulee johtaa samalla tavoin kuin yrityksen muutakin toimintaa. Turvallisuusjohtamisen menetelmiä ovat muun muassa riskien arviointi, tapaturmien tutkinta ja työsuojelukoulutuksen järjestäminen. Myös hyvän turvallisuuskulttuurin luominen yritykseen kuuluu johdon haasteisiin. Turvallisuustoiminnan tilaa kohdeyrityksessä arvioitiin Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa kehitetyllä Laatua turvallisuustoimintaan (LATU) -menetelmällä. Tuloksien perusteella valittiin lähempää tarkastelua varten tapaturmien tutkinta, fyysinen kuormitus ja sisäinen liikenne. Näistä kerättiin tietoa haastatteluin ja keskusteluin niin työntekijöiden, työnjohdon kuin keskijohdonkin kanssa sekä lisäksi omakohtaisesti toimintaa havainnoimalla.

Toimintastrategiaan perustuvan taktisen tuotannonsuunnittelun kehittäminen

Työn tavoitteena oli tutkia yrityksen taktisen tason tuotannonsuunnittelun kehitysmahdollisuuksia. Yrityksen lyhentyneet toimitusajat ja suuri tuotevalikoima yhdistettynä prosessimaiseen erätuotantoon aiheuttavat monia käytännön ongelmia tuotannonsuunnittelulle. Suurin haaste on käytössä olevan kapasiteetin suhteuttaminen epävarmaan kysyntään ennen ajo-ohjelman tekovaihetta. Tuotannonsuunnittelua tutkittiin strategisen, taktisen ja operatiivisen tasojen yhteyksien kautta. Työssä kehitettiin malli, jonka avulla halutaan saada parempi kuva kapasiteettitarpeesta. Mallin avulla ennakoivilla toimenpiteillä pystytään mahdollisimman kustannustehokkaaseen operatiiviseen toimintaan. Tutkimus toteutettiin esiselvityksen asteella, jolloin pääasiallisiksi selvityskohteiksi valittiin suunnittelutoimintojen kehittäminen ja suunnitteluun käytettävän mallin toteuttavuustarkastelu jatkotutkimustarpeineen. Jatkotoimenpiteet voidaan jakaa kahteen osaan: itse suunnittelun sisällön kehittämiseen ja näiden toimintojen mahdollistamiseen eli suunnittelun puitteisiin. Suunnittelun kehitystoimet keskittyivät taktisen suunnittelun tason sisällön laajentamiseen ja tarkentamiseen sekä parempaan informaation hyväksikäyttöön eri suunnittelutasoilla. Nykyiset suunnittelupuitteet halutaan tulevaisuudessa korvata monitasoisella ja kokonaisvaltaisella suunnittelumallilla, joka tarjoaa paremmat suunnittelumahdollisuudet.

Voimalaitoksen tasemallinnus kunnonvalvonnassa

Diplomityössä mallinnettiin Vattenfallin Myllykosken vastapainevoimalaitos staattisella voimalaitossimulaattoriohjelmalla. Mallinnuksessa käytettiin PROSIM simulaattorioh-jelmaa, jolla on mahdollista suorittaa taselaskentaa sekä online että offline tilassa. Laaditun mallin avulla suoritettiin voimalaitoksen offline simulointia erilaisissa ajotilanteissa. Simulointitulosten avulla suoritettiin voimalaitoksen kokonaishyötysuhteen ja höyryn tuotantokustannusten tarkastelua. Tarkastelun avulla pyrittiin saavuttamaan voimalaitoksen taloudellisin ajotapa kaikissa tarkastelutilanteissa. Lisäksi työssä määritettiin laadittuun voimalaitosmalliin perustuvan kunnonvalvontajärjestelmän laajuus. Järjestelmä hyödyntää PROSIM:n online simulointia sekä automaatiojärjestelmän reaaliaikaisia prosessimittauksia. Kunnonvalvontajärjestelmän (CMS Condition Monitoring System) avulla voidaan suorittaa prosessin optimointia reaaliajassa. Lisäksi järjestelmän avulla voidaan suorittaa voimalaitostaseen raportointia ja seurata voimalaitoskomponenttien toiminnan heikkenemistä. Kunnonvalvontajärjestelmän laajuuden määrittämiseksi rajattiin järjestelmään syötettävät kustannustekijät, kunnonseurantaan asetettavat komponentit ja taselaskennassa käytettävät mittaukset.

Pastalietteen hyödyntäminen raaka-aineena.

Pastalietettä syntyy metsäteollisuudessa päällystettyä paperia ja kartonkia valmistavissa yksiköissä, joissa on pastapitoisten vesien erilliskäsittely. Pastalietettä syntyi Suomessa vuonna 1998 noin 50 000 tw. Pastapitoisille vesille on kehitetty käsittelymenetelmiä, joilla pasta voidaan kierrättää takaisin prosessiin. Näistä menetelmistä mainittakoon ultrasuodatus, joka on jo käytössä eräillä tehtailla, sekä dispergointi-menetelmä, joka on pastalietteen osalta koekäyttöasteella. Pastalietteen soveltuvuutta sorateiden kulutuskerrosmateriaaliksi tutkittiin alustavasti koelaatikoin ja laboratoriokokein. Pastalietteellä on näiden tutkimusten mukaan murskeen tiivistyvyyttä parantavia ominaisuuksia. Koelaatikoista sitoutumista ja käyttäytymistä sään vaihdellessa on seurattu silmämääräisesti ja alustavat arviot ovat varovaisen lupaavia Pastalietteen arvioitu menekki on 37 t/km, jolloin koko Suomessa syntyvällä pastalietemäärällä voitaisiin käsitellä 1 350 soratiekilometriä Kuivatun pastalietteen käyttöä kiviainesteollisuuden raaka-aineeksi on kartoitettu tiilen, kevytsoran ja vuorivillan valmistuksessa. Tiilen valmistuksessa pastalietettä on jo käytetty, tulokset ovat olleet vaihtelevia. Pastalietteen hyötykäyttöpotentiaalia nykyisillä tiilitehtailla on arvioiden mukaan 15 000 t/a. Käyttö kevytsoran ja vuorivillan valmistuksessa vaatisi lisätutkimuksia

Laadunohjaus kunnossapidossa

Työn tavoitteena oli selvittää ISO 9000 -laatujärjestelmän asettamat vaatimukset yritysten kunnossapitotoiminnoille. Kun yhdistetään laadunohjaus ja kunnossapidon vaikutus tuotannossa, saadaan nykyaikainen ja kokonaisvaltainen käsitys laadukkaasti hoidetusta kunnossapidosta tuotantotoiminnassa.

Konepajayrityksen kustannuslaskennan kehittäminen

Työn tavoitteena oli erään konepajan kustannuslaskennan kehittäminen. Kustannuslaskennan kehitystyö käsitti kustannuspaikkalaskennan järjestämisen ja suoritekohtaisen kustannuslaskennan uudistamisen. Työssä esitelty malli perustuu pääasiassa toimintolaskentaan ja lisäyslaskentaan. Kustannuslaskennan kehitystyöhön on vaikuttanut toimintaympäristön ja organisaation tietotarpeiden muuttuminen. Työhön liittyvä tutkimustiedon kerääminen on toteutettu toimintatutkimuksen osallistuvalla havainnoinnilla. Kehitetty malli on yksinkertainen ja helppo ylläpitää. Se on toteutettu niin, että sisäinen laskenta perustuu mahdollisimman paljon yrityksen ulkoiseen laskentatoimeen. Kehitetty malli on sikäli poikkeuksellinen, ettei siinä tehdä perinteisiä vyörytyksiä kustannuspaikkojen välillä. Kehitetty malli ei ole täyskatteellinen. Mallissa kiinnitetään erityinen huomio toimintotasolla kustannusten jakaantumiseen välittömiin ja välillisiin kustannuksiin. Työssä havaittiin tietojärjestelmien erittäin keskeinen rooli kustannuslaskentajärjestelmän kehitystyöprojektin vaikuttajana.

Partikkelikokoanalyysimenetelmän kehittäminen

Päällystettyä paperia valmistettaessa syntyy päällystettyä hylkyä, joka kierrätetään takaisin prosessiin raaka-aineen tehokkaaksi hyödyntämiseksi. Hylyn mukana takaisin paperikoneen lyhyeen kiertoon päätyy myös pigmenttiaines levymäisinä partikkeleina. Nämä partikkelit rejektoituvat lyhyen kierron pyörrepuhdistimilla. Raaka-aineen hävikin pienentämiseksi käytetään lyhyessä kierrossa täyteaineen talteenottojärjestelmää, jonka tehtävänä on hienontaa päällystysainepartikkelit tasakokoisiksi, jotta ne voitaisiin palauttaa prosessiin. Talteenottolaitteistojen toiminnan tarkkailun kannalta on keskeistä tietää pyörrepuhdistuslaitoksen eri jakeiden partikkelikokojakaumat juuri pigmenttipartikkelien osalta. Tätä määritystä häiritsee näytteissä oleva kuitu. Tässä työssä pyrittiin löytämään partikkelikokoanalyysimenetelmä, jolla pigmenttien partikkelikokojakauma saataisiin selvitettyä kuidusta huolimatta. Aiemmin käytetty näytteen tuhkaus esikäsittelynä ennen partikkelikokoanalyysiä laserdiffraktiometrillä on osoittautunut toimimattomaksi. Kokeiden pääpaino keskittyi näytteen esikäsittelyyn fraktioinnilla ennen laserdiffraktioanalyysiä ja virtaussytometriamittauksiin. Fraktiointiin käytettiin DDJ-laitetta (dynamic drainage jar), joka oli varustettu metalliviiralla. Kumpikaan menetelmistä ei ollut täysin toimiva partikkelikokoanalyysiin, fraktioinnilla saadaan vähennettyä kuidun partikkelikokojakaumaan aiheuttamaa virhettä, mutta sen toimivuus riippuu paljolti näytteestä. Virtaussytometrialla väriainetta SYTO13 käyttämällä saadaan pigmenttipartikkelit tunnistettua ja näin rajattua kuidut pois mittauksista, mutta pigmenttiä ei saada erotettua puuperäisestä hienoaineesta, mikä vääristää mittaustulosta.