Prosessilaitosten asennusjärjestyksen simulointi 3D-malleilla

Työn tavoitteena on haihduttamon asennusjärjestyksen havainnollistaminen 3D animaatiota hyväksikäyttäen, sekä sen hyödyntäminen niin myynti- kuin asennusneuvotteluissa. Kirjallinen osio perustuu tehtyyn 3D-animaatioon, joka onjaettu kolmeen pääalueeseen. Ensimmäisessä vaiheessa kerrotaan lyhyesti Andritz Oy:n liiketoiminnasta sekä selvitetään haihduttamoprosessin toimintaperiaatteet. Toinen alue käsittää toimintaprojektin, jossa tuotettu 3D-animaatio linkitetään sen käyttöympäristöön. Kolmannessa alueessa käydään läpi 3D-animaation tekoon liittyvät asiat. Lopuksi ennen yhteenvetoa käydään vielä läpi käyttäjien kommentit tehdystä animaatiosta.

Propagation of the Ignition Front against Airflow in Packed Beds of Wood Particles

Combustion of wood is increasing because of the needs of decreasing the emissions of carbon dioxide and the amount of waste going to landfills. Wood based fuels are often scattered on a large area. The transport distances should be short enough to prevent too high costs, and so the size of heating and power plants using wood fuels is often rather small. Combustion technologies of small-size units have to be developed to reach efficient and environmentally friendly energy production. Furnaces that use different packed bed combustion or gasification techniques areoften most economic in small-scale energy production. Ignition front propagation rate affects the stability, heat release rate and emissions of packed bed combustion. Ignition front propagation against airflow in packed beds of wood fuels has been studied. The research has been carried out mainly experimentally. Theoretical aspects have been considered to draw conclusions about the experimental results. The effects of airflow rate, moisture content of the fuel, size, shape and density of particles, and porosity of the bed on the propagation rate of the ignition front have been studied. The experiments were carried out in a pot furnace. The fuels used in the experiments were mainly real wood fuels that are often burned in the production of energy. The fuel types were thin wood chips, saw dust, shavings, wood chips, and pellets with different sizes. Also a few mixturesof the above were tested. Increase in the moisture content of the fuel decreases the propagation rates of the ignition front and makes the range of possible airflow rates narrower because of the energy needed for the evaporation of water and the dilution of volatile gases due to evaporated steam. Increase in the airflow rate increases the ignition rate until a maximum rate of propagation is reached after which it decreases. The maximum flame propagation rate is not always reached in stoichiometric combustion conditions. Increase in particle size and density transfers the optimum airflow rate towards fuel lean conditions. Mixing of small and large particles is often advantageous, because small particles make itpossible to reach the maximum ignition rate in fuel rich conditions, and large particles widen the range of possible airflow rates. A correlation was found forthe maximum rate of ignition front propagation in different wood fuels. According to the correlation, the maximum ignition mass flux is increased when the sphericity of the particles and the porosity of the bed are increased and the moisture content of the fuel is decreased. Another fit was found between sphericity and porosity. Increase in sphericity decreases the porosity of the bed. The reasons of the observed results are discussed.

MeteoCAT : Visor web SIG de dades meteorològiques

El projecte consisteix en la creació d'un visor web SIG de dades meteorològiques. Esta eina permetrà els usuaris accedir a una web on podran consultar i visualitzar diferents dades cartogràfiques i meteorològiques. A més a més, podran superposar en un mapa diferents conjunts de dades a analitzar, facilitant per tant la feina dels meteoròlegs. Es podrà també accedir a dades de diferents dates i visualitzar un històric de la situació del clima, facilitant la tasca de crear models històrics i permetent veure com ha evolucionat el clima al llarg del temps.

Improvement of the antibacterial activity of daptomycin-loaded polymeric microparticles by Eudragit RL 100: An assessment by isothermal microcalorimetry.

The aim of the present study was to develop novel daptomycin-loaded acrylic microparticles with improved release profiles and antibacterial activity against two clinically relevant methicillin-susceptible and methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains (MSSA and MRSA, respectively). Daptomycin was encapsulated into poly(methyl methacrylate) (PMMA) and PMMA-Eudragit RL 100 (EUD) microparticles by a double emulsion-solvent evaporation method. For comparison purposes similar formulations were prepared with vancomycin. Particle morphology, size distribution, encapsulation efficiency, surface charge, physicochemical properties, in vitro release and biocompatibility were assessed. Particles exhibited a micrometer size and a spherical morphology. The addition of EUD to the formulation caused a shift in the surface charge of the particles from negative zeta potential values (100% PMMA formulations) to strongly positive. It also improved daptomycin encapsulation efficiency and release, whereas vancomycin encapsulation and release were strongly hindered. Plain and antibiotic-loaded particles presented comparable biocompatibility profiles. The antibacterial activity of the particles was assessed by isothermal microcalorimetry against both MSSA and MRSA. Daptomycin-loaded PMMA-EUD particles presented the highest antibacterial activity against both strains. The addition of 30% EUD to the daptomycin-loaded PMMA particles caused a 40- and 20-fold decrease in the minimum inhibitory (MIC) and bactericidal concentration (MBC) values, respectively, when compared to the 100% PMMA formulations. On the other hand, vancomycin-loaded microparticles presented the highest antibacterial activity in PMMA particles. Unlike conventional methods, isothermal microcalorimetry proved to be a real-time, sensitive and accurate method for assessment of antibacterial activity of antibiotic-loaded polymeric microparticles. Finally, the addition of EUD to formulations proved to be a powerful strategy to improve daptomycin encapsulation efficiency and release, and consequently improving the microparticles activity against two relevant S. aureus strains.

End point of Hawking radiation

The formation and semiclassical evaporation of two-dimensional black holes is studied in an exactly solvable model. Above a certain threshold energy flux, collapsing matter forms a singularity inside an apparent horizon. As the black hole evaporates the apparent horizon recedes and meets the singularity in a finite proper time. The singularity emerges naked, and future evolution of the geometry requires boundary conditions to be imposed there. There is a natural choice of boundary conditions which matches the evaporated black hole solution onto the linear dilaton vacuum. Below the threshold energy flux no horizon forms and boundary conditions can be imposed where infalling matter is reflected from a timelike boundary. All information is recovered at spatial infinity in this case.

Black holes by analytic continuation

In the context of a two-dimensional exactly solvable model, the dynamics of quantum black holes is obtained by analytically continuing the description of the regime where no black hole is formed. The resulting spectrum of outgoing radiation departs from the one predicted by the Hawking model in the region where the outgoing modes arise from the horizon with Planck-order frequencies. This occurs early in the evaporation process, and the resulting physical picture is unconventional. The theory predicts that black holes will only radiate out an energy of Planck mass order, stabilizing after a transitory period. The continuation from a regime without black hole formationaccessible in the 1+1 gravity theory consideredis implicit in an S-matrix approach and suggests in this way a possible solution to the problem of information loss.

Model of black hole evolution

We investigate a model where the quantum dynamics of black hole evaporation is determined by imposing a boundary on the apparent horizon with suitable boundary conditions. An unconventional scenario for the evolution emerges: only an insignificant fraction of energy of order (mG)-1 is radiated out; the outgoing wave carries a very small part of the quantum-mechanical information of the collapsed body, the bulk of the information remaining in the final stable black hole geometry.

Soluble models in two-dimensional dilaton gravity

A one-parameter class of simple models of two-dimensional dilaton gravity, which can be exactly solved including back-reaction effects, is investigated at both classical and quantum levels. This family contains the RST model as a special case, and it continuously interpolates between models having a flat (Rindler) geometry and a constant curvature metric with a nontrivial dilaton field. The processes of formation of black hole singularities from collapsing matter and Hawking evaporation are considered in detail. Various physical aspects of these geometries are discussed, including the cosmological interpretation.

Quantum black holes: Nonperturbative corrections and no-veil scenario

A common belief is that further quantum corrections near the singularity of a large black hole should not substantially modify the semiclassical picture of black hole evaporation; in particular, the outgoing spectrum of radiation should be very close to the thermal spectrum predicted by Hawking. In this paper we explore a possible counterexample: in the context of dilaton gravity, we find that nonperturbative quantum corrections which are important in strong-coupling regions may completely alter the semiclassical picture, to the extent that the presumptive spacelike boundary becomes timelike, changing in this way the causal structure of the semiclassical geometry. As a result, only a small fraction of the total energy is radiated outside the fake event horizon; most of the energy comes in fact at later retarded times and there is no problem of information loss. This may constitute a general characteristic of quantum black holes, that is, quantum gravity might be such as to prevent the formation of global event horizons.

Preface: Forecast and projection in climate scenario of Mediterranean intense events: uncertainties and propagation on environment (the MEDUP project)

The Mediterranean basin is a particularly vulnerable region to climate change, partly due to its quite unique character that results both from physiographic conditions and societal development. The region features indeed a near-closed sea surrounded by very urbanised littorals and mountains from which numerous rivers originate. This results in a lot of interactions and feedbacks between oceanic-atmospheric-hydrological processes that play a predominant role on climate and extreme events that frequently cause heavy dam- ages and human losses in the Mediterranean ...

Dynamic and quasistatic trajectories in quasifission reactions and particle emission

We show that the quasifission paths predicted by the one-body dissipation dynamics, in the slowest phase of a binary reaction, follow a quasistatic path, which represents a sequence of states of thermal equilibrium at a fixed value of the deformation coordinate. This establishes the use of the statistical particle-evaporation model in the case of dynamical time-evolving systems. Pre- and post-scission multiplicities of neutrons and total multiplicities of protons and α particles in fission reactions of 63Cu+92Mo, 60Ni+100Mo, 63Cu+100Mo at 10 MeV/u and 20Ne+144,148,154Sm at 20 MeV/u are reproduced reasonably well with statistical model calculations performed along dynamic trajectories whose slow stage (from the most compact configuration up to the point where the neck starts to develop) lasts some 35×10−21 s.

Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteiden vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät.

Työ on tehty osana ympäristöklusterin tutkimusohjelmaa "Materiaalivirrat ja energiankäyttö metsäteollisuusintegraatissa ja niihin liittyvät toimintastrategiat ympäristövaikutuslähtöisesti". Juha Räsänen on tehnyt metsäteollisuuden sivuainevirroista projektissa perusselvityksen, joka on tämän työn pohjana. Työn tavoitteena on ollut selvittää neljän itäsuomalaisen metsäteollisuusintegraatin tapauksissa vaihtoehtoisten lietteenkäsittelymenetelmien tekninen ja taloudellinen soveltuvuus nykyiseen käsittelyyn verrattuna. Tutkimuksessa hyödynnettiin aikaisempia tutkimustuloksia ja eri laitevalmistajien ja metsäteollisuusintegraattien kokemuksia. Työssä esitettäviä arvioita voidaan hyödyntää myös sektoritasolla. Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteistä käsiteltävyyden kannalta vaativin on bioliete, jonka osuuden kasvaessa perinteinen mekaaninen puristaminen ja poltto vaikeutuvat useilla tehtailla merkittävästikin nykyään ja lähivuosina. Polton ongelmat ja niistä aiheutuva ajoittainen aumakompostointitarve voivat puoltaa joko sekalietteen termistä tai biotermistä kuivausta ennen polttamista. Toinen tapa ratkaista lieteongelma on käsitellä bio- ja primäärilietteet erikseen. Biolietteen lipeälinjakäsittelyssä liete lingotaan, käsitellään mustalipeällä, haihdutetaan ja poltetaan soodakattilassa. Bioliete voidaan myös mädättää ja käsitellä sen jälkeen perinteisessä mekaanisessa puristuksessa. Kaikki käsitellyt menetelmät ovat teknisesti toteutettavissa, kunhan tietyt prosessireunaehdot täyttyvät. Vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät vähentävät lietteen jäteluonnetta, mutta vastaavasti kustannukset lisääntyvät usein merkittävästi. Menetelmien käytöstä aiheutuvat integraatin puhdistamolietteen käsittelyn kokonaiskustannukset laskettiin työn osana olevalla taulukkolaskentasovelluksella laitetoimittajien budjettitarjouksia hyödyntäen. Biolietteen poltto soodakattilassa tarjoaa kustannusten kannalta houkuttelevimman ratkaisun. Työhön sisältyvää laskentamenettelyä voidaan soveltaa periaatteessa minkä tahansa metsäteollisuusintegraatin tapaukseen.

Preface: Extreme events induced by weather and climate change: evaluation, forecasting and proactive planning

This special issue of Natural Hazards and Earth System Sciences (NHESS) contains eight papers presented as oral or poster contributions in the Natural Hazards NH-1.2 session on"Extreme events induced by weather and climate change: evaluation, forecasting and proactive planning", held at the European Geosciences Union (EGU) General Assembly in Vienna, Austria, on 13-18 April 2008. The aim of the session was to provide an international forum for presenting new results and for discussing innovative ideas and concepts on extreme hydro-meteorological events, including: (i) the assessment of the risk posed by the extreme events, (ii) the expected changes in the frequency and intensity of the events driven by a changing climate and by multiple human- induced causes, (iii) new modelling approaches and original forecasting methods to predict extreme events and their consequences, and (iv) strategies for hazard mitigation and risk reduction, and for a improved adaptation to extreme hydro-meteorological events ...

Päällystetyn graafisen kartongin hajuominaisuudet

Diplomityön tavoitteena oli selvittää elintarvikepakkauksiin soveltuvan graafisen kartongin potentiaalinen hajun aiheuttaja. Lisäksi tavoitteena oli vähentää päällystetyn tasakoosteisen (SBS) kolmikerroskartongin hajutasoa keskittyen päällystyspastakomponentteihin sekä massaosaston jälkeen annosteltaviin kemikaaleihin. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin eri kartonkilajeja, päällystyspastoja ja sen sisältämiä komponentteja, pääpainon ollessa kuitenkin kartongin hajuominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden selvittämisessä. Lisäksi luotiin katsaus kartonkien aistinvaraisiin ja instrumentaalisiin määritysmenetelmiin. Instrumentaalisista määritysmenetelmistä käsiteltiin headspace –kaasukromatografia (HSGC) sekä korkeanerotuskyvyn nestekromatografia yhdistettynä massaspektrometriin (HPLC/MS). Kokeellisen osan alussa kartoitettiin päällystyskemikaalien sekä liima- ja retentioaineiden haihtuvat yhdisteet HSGC- ja HPLC/MS –tekniikoiden avulla. Kaasukromatografisesti analysoidut kokonaishaihtuvien tasot eivät poikenneet normaaleista tasoista, joten jouduttiin siirtymään HPLC/MS –menetelmään. HPLC/MS –tekniikalla on päästy tutkimaan herkästi haihtuvien typpiyhdisteiden amiinipitoisuuksia. Kemikaalimittausten perusteella vaihdettiin potentiaaliset hajua aiheuttavat kemikaalit, kovete ja synteettinen paksuntaja, markkinoilla oleviin vaihtoehtoisiin kemikaaleihin ja suoritettiin pilot -koeajo sekä tehdasmittakaavaiset koeajot. Työssä perehdyttiin myös varastoinnin aiheuttamiin vaikutuksiin eri kartonkilaatujen aistinvaraisissa ominaisuuksissa. Päällystyspastan kemikaaleista suuren hajukuorman aiheuttavat kovete, dispergointiaine, päällystyspigmentit ja lateksit sekä synteettinen paksuntaja. Kovetteen annostelumäärä päällystyspastoihin on alhainen, mutta sen sisältämä ammoniakkipitoisuus on kuitenkin huomattavan suuri. Kovete ohjaakin lopputuotteen ammoniakkipitoisuutta. Merkittävän metyyliamiinikuorman sisältää dispergointiaine. Sen vaikutus lopputuotteeseen voidaan olettaa vähäiseksi johtuen kemikaalin pienestä määrästä pastassa. Päällystyspigmenttien ja lateksien korkea metyyliamiinikuorma voi puolestaan aiheuttaa lopputuotteeseen huomattavan hajukuorman johtuen niiden suurista annostelumääristä. Eri synteettisille paksuntajille tehtyjen tutkimusten mukaan niiden hajukuormat olivat hyvin samankaltaisia ja vaikutus lopputuotteen kokonaishajutasoon jäi pieneksi. Aistinvaraisesti tarkasteltuna eri kartonkilaaduille saadaan eri hajutasoja. Elintarvikepakkauksiin soveltuvan graafisen kartongin hajutasot olivat korkeita muihin kartonkilaatuihin nähden niin tuoreena kuin varastoinnin jälkeen. Erityisesti tuoreen kartonkinäytteen metyyliamiinipitoisuus ylitti hajukynnyksen. Käytetty lateksi, kovete ja synteettinen paksuntaja näyttävät muodostavan niin tiiviin hajua koteloivan päällystekerroksen kartongin pinnalle, että hajua vapautuu pitkällä aikavälillä. Myös varastointi tiiviinä pakkauksena estää amiinien haihtumisen. Tutkimusten mukaan ammoniakkivapaalla PZC –kovetteella saadaan alennettua graafisen kartongin ammoniakkikuormaa huomattavasti. Tämä on vaikuttamassa myös lopputuotteen hajutasoon, jota on mahdollisuus alentaa käyttämällä ammoniakkivapaata kovetetta.

Ammoniakin talteenottoprosessin kehitys

Diplomityössä kehitettiin ioninvaihtoon perustuva ammoniakin talteenottoprosessi NSSC (Neutral Sulphite Semi Chemical) -prosessin haihduttamon lauhteille. Tarkoituksena oli saada aallotuskartonkitehtaan kemi-kaalikiertoa suljettua ja sitä kautta ammoniakkipäästöjä vähennettyä. Ammoniakki tuli ottaa hyötymuodossa (ammoniakkihöyry tai ammoniumsulfiitti) talteen. Ammoniumsulfiittiliuosta käytetään NSSC-prosessissa keittonesteenä. Kirjallisuusosassa selvitetään strippaukseen perustuvia ammoniakin talteenottomahdollisuuksia. Tutkitaan ioninvaihdon teoriaa ja ammoniumin talteenottoon sopivien ioninvaihtomateriaalien ominaisuuksia ioninvaihtajina. Lisäksi esitetään ioninvaihtoprosesseihin liittyviä laitteistoratkaisuja ja prosessiolosuhteita. Työn kokeellisessa osassa on yleiskuvaus Powerflute Oy Savon Sellun prosesseista ja selvitetään ammoniakin merkitystä tehtaalle. Laboratoriokokein tutkittiin orgaanisten kationihartsien sekä epäorgaanisen luonnon zeoliitin soveltuvuutta ammoniumionien vaihtoon esihaihduttamon lauhteesta. Ammoniakin talteenottoprosessin toimivuutta teollisessa mittakaavassa selvitettiin rakennetulla pilotlaitteistolla suoritettujen kokeiden avulla. Lopuksi tehtiin ammoniakin talteenottoprosessin scale-up: laskettiin prosessin talteenottokapasiteetti, arvioitiin kustannuksia sekä annettiin lausunto prosessin toteutettavuudesta. Laboratoriokokeiden perusteella luonnon zeoliitti ja heikosti hapan ioninvaihtohartsi eivät sovellu ammoniumionien vaihtoon NSSC haihduttamon lauhteista. Vahvasti hapan kationihartsi toimi ammoniumin talteenotossa parhaiten, joten se valittiin pilotkokeiden ioninvaihtomateriaaliksi. Pilotkokeissa ioninvaihtomateriaaliin saatiin sidottua ammoniumia noin 30 g NH4+ / dm3 hartsia, kun materiaalin teoreettinen ioninvaihtokapasiteetti oli 32 g NH4+ / dm3 hartsia. Ammoniumin läpäisykäyrien muotoon vaikutti suuresti syöttölauhteen virtausnopeus ja ammoniumpitoisuus. Ioninvaihtomateriaalipedin syvyydellä ei ollut niinkään merkitystä. Pilotkokeiden regenerointitavoista tehokkaimmaksi osoittautui höyrystrippaus, jossa saavutettiin noin 90 %:n talteenottotehokkuus. Rikkihapokekäsittelyllä talteenottotehokkuus jäi 50 %:iin. Teollisen mittakaavan laitoksella voidaan vuosittain regenerointitavasta riippuen ottaa talteen esihaihdut-tamon lauhteesta noin 100-150 tonnia ammoniakkia. Prosessin käyttökustannukset ovat talteenotetusta ammoniakista saataviin säästöihin verrattuna suuret ja niihin vaikuttaa merkittävästi ioninvaihtohartsin käyttöikä sekä regenerointikemikaalien kulutus. Osittaisella kemikaalikierron sulkemisella saavutetaan NSSC-prosessissa sekundäärietuja, joiden vaikutuksen merkittävyys pitäisi tarkentaa lisätutkimuksilla.