Challenges in packaging waste management: A case study in the fast food industry

The main research problem of this thesis is to find out the means of promoting the recovery of packaging waste generated in thefast food industry. The recovery of packaging waste generated in the fast food industry is demanded by the packaging waste legislation and expected by the public. The means are revealed by the general factors influencing the recovery of packaging waste, analysed by a multidisciplinary literature review and a case study focusing on the packaging waste managementof McDonald's Oy operating in Finland. The existing solid waste infrastructure does not promote the recovery ofpackaging waste generated in the fast food industry. The theoretical recovery rate of the packaging waste is high, 93 %, while the actual recovery rate is only 29 % consisting of secondary packaging manufactured from cardboard. The total recovery potential of packaging waste is 64 %, resulting in 1 230 tonnes ofrecoverable packaging waste. The achievable recovery potential of 33 %, equalling 647 tonnes of packaging waste could be recovered, but is not recovered mainly because of non-working waste management practises. The theoretical recovery potential of 31 %, equalling 583 tonnes of packaging waste can not be recovered by the existing solid waste infrastructure because of the obscure status of commecial waste, the improper operation ofproducer organisations, and the municipal autonomy. The sorting experiment indicated that it is possible to reach the achievable recovery potential inthe existing solid waste infrastructure. The achievement is promoted by waste producer -oriented waste management practises. The theoretical recovery potential can be reached by increasing the consistency of the solid waste infrastructure through governmental action.

Validation Studies of Thermal-hydraulic Code for Safety Analysis of Nuclear Power Plants

This thesis gives an overview of the validation process for thermal hydraulic system codes and it presents in more detail the assessment and validation of the French code CATHARE for VVER calculations. Three assessment cases are presented: loop seal clearing, core reflooding and flow in a horizontal steam generator. The experience gained during these assessment and validation calculations has been used to analyze the behavior of the horizontal steam generator and the natural circulation in the geometry of the Loviisa nuclear power plant. The cases presented are not exhaustive, but they give a good overview of the work performed by the personnel of Lappeenranta University of Technology (LUT). Large part of the work has been performed in co-operation with the CATHARE-team in Grenoble, France. The design of a Russian type pressurized water reactor, VVER, differs from that of a Western-type PWR. Most of thermal-hydraulic system codes are validated only for the Western-type PWRs. Thus, the codes should be assessed and validated also for VVER design in order to establish any weaknesses in the models. This information is needed before codes can be used for the safety analysis. Theresults of the assessment and validation calculations presented here show that the CATHARE code can be used also for the thermal-hydraulic safety studies for VVER type plants. However, some areas have been indicated which need to be reassessed after further experimental data become available. These areas are mostly connected to the horizontal stem generators, like condensation and phase separation in primary side tubes. The work presented in this thesis covers a large numberof the phenomena included in the CSNI code validation matrices for small and intermediate leaks and for transients. Also some of the phenomena included in the matrix for large break LOCAs are covered. The matrices for code validation for VVER applications should be used when future experimental programs are planned for code validation.

JOHDON LASKENTATOIMI KÄRKIYRITYSVERKOSTOISSA Soveltamismahdollisuudet ja yritysten tarpeet

Tutkimus tarkastelee johdon laskentatoimea yritysverkostoissa. Tutkimuksen tavoitteena on lisätä ymmärrystä koskien sitä, millaisia tarpeita verkostoituneilla yrityksillä on johdon laskentatoimen suhteen ja millaiset ovat verkostotasoisten laskentajärjestelmien soveltamismahdollisuudet. Johdon laskentatoimea ja yritysverkostoja on tutkittu erillisinä alueina jo varsin pitkään, mutta verkostoituneen toimintamuodon yleistymisestä huolimatta johdon laskentatoimen tutkimus nimenomaan verkostoympäristössä onvasta alkuvaiheessa. Tämä tutkimus on toteutettu suomalaisissa verkostoituneissa metalliteollisuusyrityksissä. Tutkitut verkostot muodostuvatverkoston ydinyrityksestä ¿ kärkiyrityksestä - ja sen ympärille ryhmittyneistä pienistä toimittajayrityksistä. Tutkimus on toteutettu käyttäen teemahaastatteluja, joita suoritettiin neljässä eri yritysverkostossa. Tutkimusote on luonteeltaan laadullinen ja pääosin kuvaileva. Verkostojen laskentatoimen tutkimuksessa pienten toimittajayritysten näkemykset ja asenteet laskennan kehittämistä kohtaan ovat jääneet taka-alalle. Tämän tutkimuksen keskeisenä näkökulmana on juuri verkostoituneiden pk-yritystentarpeet, asenteet ja mahdollisuudet osallistua laskentatoimen kehitystyöhön. Tutkimuksessa tarkastellaan johdon laskentatoimea yleisellä tasolla, eikä rajauduta yksittäisiin menetelmiin. Tutkimus toi esille joitakin informaatiotarpeita verkostotasolla. Useita jalostusvaiheita eri yrityksissä käsittävässä tuotannossa vaikeutena on tietää tarkalleen missä tilaus etenee ja milloin tilaus saapuu yritykseen jalostettavaksi. Toimittajayritykset kaipaavat myös tarkempaa ja pidemmän ajanjakson kattavaa tietoa verkoston kärkiyrityksen tilauskannasta. Informaatiopuutteet aiheuttavat turhaa työtä ja vaikeuttavat resurssien ohjausta. Tutkituissa verkostoissa suunnittelua avustavalle budjetoinnille olisi tarpeita, mutta yhteistä budjetointia ei ole käytännössä toteutettu. Verkostojen laskentatoimessa kustannusten avoin esittäminen kumppaneille tai yleisemmin avoimuus koskien muitakin toiminnan mittareita on keskeisin tekijä, johon verkoston laskentatoimen toteuttaminen tiivistyy. Tutkituista verkostoista kahdessa avoimuus toteutui koskien kustannuksia, kahdessa muussa verkostossa kärkiyritykset eivät nähneet toimittajien kustannustietoja verkoston kilpailukyvyn kannalta merkittäväksi. Kustannusten avoimen esittämisen taustatekijöinä korostuivat kärkiyrityksen tuki, monimutkaisten konstruktioiden aiheuttamat hinnoitteluongelmat ja kannattavan asiakassuhteen varmistaminen. Verkostolaskennan kehittämisessä kärkiyrityksen rooli korostuu. Jos toimittajayritykset eivät tunnista verkostolaskennan tarjoamia mahdollisuuksia toiminnan yhteisessä kehittämisessä ja ohjaamisessa, on kärkiyrityksen pystyttävä perustelemaan toimittajille uskottavasti mitä hyötyä laskentajärjestelmistä on koko verkostolle ja erityisesti toimittajayrityksille. Tutkittujen yritysten on pystyttävä rutinoimaan nyt yleisellä tasolla toimiva keskustelu järjestelmälliseksi suunnittelu- ja ohjaustyöksi. Hyvät kokemuksetyksinkertaisistakin laskenta- ja seurantajärjestelmistä parantavat mahdollisuuksia soveltaa myös kattavampia ja luottamuksellisempaa tietoa sisältäviä laskentajärjestelmiä.

FPGA-Based Control Design for Power Electronic Applications

Tehoelektoniikkalaitteella tarkoitetaan ohjaus- ja säätöjärjestelmää, jolla sähköä muokataan saatavilla olevasta muodosta haluttuun uuteen muotoon ja samalla hallitaan sähköisen tehon virtausta lähteestä käyttökohteeseen. Tämä siis eroaa signaalielektroniikasta, jossa sähköllä tyypillisesti siirretään tietoa hyödyntäen eri tiloja. Tehoelektroniikkalaitteita vertailtaessa katsotaan yleensä niiden luotettavuutta, kokoa, tehokkuutta, säätötarkkuutta ja tietysti hintaa. Tyypillisiä tehoelektroniikkalaitteita ovat taajuudenmuuttajat, UPS (Uninterruptible Power Supply) -laitteet, hitsauskoneet, induktiokuumentimet sekä erilaiset teholähteet. Perinteisesti näiden laitteiden ohjaus toteutetaan käyttäen mikroprosessoreja, ASIC- (Application Specific Integrated Circuit) tai IC (Intergrated Circuit) -piirejä sekä analogisia säätimiä. Tässä tutkimuksessa on analysoitu FPGA (Field Programmable Gate Array) -piirien soveltuvuutta tehoelektroniikan ohjaukseen. FPGA-piirien rakenne muodostuu erilaisista loogisista elementeistä ja niiden välisistä yhdysjohdoista.Loogiset elementit ovat porttipiirejä ja kiikkuja. Yhdysjohdot ja loogiset elementit ovat piirissä kiinteitä eikä koostumusta tai lukumäärää voi jälkikäteen muuttaa. Ohjelmoitavuus syntyy elementtien välisistä liitännöistä. Piirissä on lukuisia, jopa miljoonia kytkimiä, joiden asento voidaan asettaa. Siten piirin peruselementeistä voidaan muodostaa lukematon määrä erilaisia toiminnallisia kokonaisuuksia. FPGA-piirejä on pitkään käytetty kommunikointialan tuotteissa ja siksi niiden kehitys on viime vuosina ollut nopeaa. Samalla hinnat ovat pudonneet. Tästä johtuen FPGA-piiristä on tullut kiinnostava vaihtoehto myös tehoelektroniikkalaitteiden ohjaukseen. Väitöstyössä FPGA-piirien käytön soveltuvuutta on tutkittu käyttäen kahta vaativaa ja erilaista käytännön tehoelektroniikkalaitetta: taajuudenmuuttajaa ja hitsauskonetta. Molempiin testikohteisiin rakennettiin alan suomalaisten teollisuusyritysten kanssa soveltuvat prototyypit,joiden ohjauselektroniikka muutettiin FPGA-pohjaiseksi. Lisäksi kehitettiin tätä uutta tekniikkaa hyödyntävät uudentyyppiset ohjausmenetelmät. Prototyyppien toimivuutta verrattiin vastaaviin perinteisillä menetelmillä ohjattuihin kaupallisiin tuotteisiin ja havaittiin FPGA-piirien mahdollistaman rinnakkaisen laskennantuomat edut molempien tehoelektroniikkalaitteiden toimivuudessa. Työssä on myösesitetty uusia menetelmiä ja työkaluja FPGA-pohjaisen säätöjärjestelmän kehitykseen ja testaukseen. Esitetyillä menetelmillä tuotteiden kehitys saadaan mahdollisimman nopeaksi ja tehokkaaksi. Lisäksi työssä on kehitetty FPGA:n sisäinen ohjaus- ja kommunikointiväylärakenne, joka palvelee tehoelektroniikkalaitteiden ohjaussovelluksia. Uusi kommunikointirakenne edistää lisäksi jo tehtyjen osajärjestelmien uudelleen käytettävyyttä tulevissa sovelluksissa ja tuotesukupolvissa.

Supporting knowledge creation and sharing in the early phases of the strategic innovation process

The driving forces of technology and globalization continuously transform the business landscape in a way which undermines the existing strategies and innovations of organizations. The challenge for organizations is to establish such conditions where they are able to create new knowledge for innovative business ideas in interaction between other organizations and individuals. Innovation processes continuously need new external stimulations and seek new ideas, new information and knowledge locating more and more outside traditional organizational boundaries. In several studies, the early phases of the innovation process have been considered as the most critical ones. During these phases, the innovation process can emerge or conclude. External knowledge acquirement and utilization are noticed to be important at this stage of the innovation process giving information about the development of future markets and needs for new innovative businessideas. To make it possible, new methods and approaches to manage proactive knowledge creation and sharing activities are needed. In this study, knowledge creation and sharing in the early phases of the innovation process has been studied, and the understanding of knowledge management in the innovation process in an open and collaborative context advanced. Furthermore, the innovation management methods in this study are combined in a novel way to establish an open innovation process and tested in real-life cases. For these purposes two complementary and sequentially applied group work methods - the heuristic scenario method and the idea generation process - are examined by focusing the research on the support of the open knowledge creation and sharing process. The research objective of this thesis concerns two doctrines: the innovation management including the knowledge management, and the futures research concerning the scenario paradigm. This thesis also applies the group decision support system (GDSS) in the idea generation process to utilize the converged knowledge during the scenario process.

Multispectral image compression using the wavelet transform

Multispectral images contain information from several spectral wavelengths and currently multispectral images are widely used in remote sensing and they are becoming more common in the field of computer vision and in industrial applications. Typically, one multispectral image in remote sensing may occupy hundreds of megabytes of disk space and several this kind of images may be received from a single measurement. This study considers the compression of multispectral images. The lossy compression is based on the wavelet transform and we compare the suitability of different waveletfilters for the compression. A method for selecting a wavelet filter for the compression and reconstruction of multispectral images is developed. The performance of the multidimensional wavelet transform based compression is compared to other compression methods like PCA, ICA, SPIHT, and DCT/JPEG. The quality of the compression and reconstruction is measured by quantitative measures like signal-to-noise ratio. In addition, we have developed a qualitative measure, which combines the information from the spatial and spectral dimensions of a multispectral image and which also accounts for the visual quality of the bands from the multispectral images.

Modeling of non-isothermalvapor membrane separation with thermodynamic models and generalized mass transfer equations

A rigorous unit operation model is developed for vapor membrane separation. The new model is able to describe temperature, pressure, and concentration dependent permeation as wellreal fluid effects in vapor and gas separation with hydrocarbon selective rubbery polymeric membranes. The permeation through the membrane is described by a separate treatment of sorption and diffusion within the membrane. The chemical engineering thermodynamics is used to describe the equilibrium sorption of vapors and gases in rubbery membranes with equation of state models for polymeric systems. Also a new modification of the UNIFAC model is proposed for this purpose. Various thermodynamic models are extensively compared in order to verify the models' ability to predict and correlate experimental vapor-liquid equilibrium data. The penetrant transport through the selective layer of the membrane is described with the generalized Maxwell-Stefan equations, which are able to account for thebulk flux contribution as well as the diffusive coupling effect. A method is described to compute and correlate binary penetrant¿membrane diffusion coefficients from the experimental permeability coefficients at different temperatures and pressures. A fluid flow model for spiral-wound modules is derived from the conservation equation of mass, momentum, and energy. The conservation equations are presented in a discretized form by using the control volume approach. A combination of the permeation model and the fluid flow model yields the desired rigorous model for vapor membrane separation. The model is implemented into an inhouse process simulator and so vapor membrane separation may be evaluated as an integralpart of a process flowsheet.

Organisaatiokenttä vai paikallisyhteisö: OP-ryhmän strategiat institutionaalisten ja kilpailullisten paineiden ristitulessa

Tässä johtaminen ja organisaatiot -oppialaan kuuluvassa väitöstutkimuksessa selvitetään, miten asiakasomisteisten osuuskuntien johtajat sekä hallintohenkilöt vastaavat organisaatioidensa kohtaamiin institutionaalisiin ja kilpailullisiin paineisiin sekä kuinka he pyrkivät vaikuttamaan organisaatiokenttänsä instituutioihin yritystensä kilpailuaseman parantamiseksi pankkisektorilla. Asiakasomisteisten osuuskuntien päätöksentekoa tarkastellaan kolmen kriittisen tapauksen kautta. Tapauksia analysoidaan hyödyntäen institutionaalista organisaatioteoriaa. Kyseisen teoriapohjan soveltaminen strategisen päätöksenteon tutkimiseksi antaa mahdollisuuden tarkastella asiakasomisteisten osuuskuntien eri toimijoiden ja instituutioiden välistä dialogia aiempaa laajemmin. Pitkittäisaineisto (v. 1939 - 2005) koostuu kaikkiaan 57 haastattelusta sekä laaja-alaisesta historiallisesta arkistomateriaalista. Työn keskeinen kontribuutio on asiakasomisteisten osuuskuntien päätöksenteon kytkeminen institutionaaliseen organisaatioteoriaan, erityisesti legitimiteettiin sekä instituutioihin vaikuttamiseen liittyviin kysymyksiin. Työssä esitetään väite, jonka mukaan pankkisektorilla ryhmänä toimiva asiakasomisteinen osuuskunta hakee legitimiteettiä organisaatiokentän lisäksi paikallisyhteisöstä, mikä tuottaa jännitteen liiketoiminnan harjoittamiseen sekä strategiseen johtamiseen.

Vaarinpidosta virtuaaliaikaan : Sata vuotta suomalaista tilintarkastusta

Tämän tutkimuksen aiheena on tilintarkastuksen historiallinen kehittyminen Suomessa runsaan sadan vuoden aikana. Tutkimuksen tavoitteena on analysoida osakeyhtiön tilintarkastuksen kehitystä ja yhdistää vuosisadan kehityspiirteet tilintarkastuksen kokonaiskuvaksi. Tutkittava periodi alkaa 1800-luvun lopulta ja päättyy 2000-luvun taitteeseen. Tutkimuksessa tarkastellaan suomalaista tilintarkastusinstituutiota, joka jaetaan kolmeen osaan: tilintarkastusta säätelevään normistoon (normit), tilintarkastajajärjestelmään (toimijat) ja tilintarkastuksen sisältöön (tehtävät). Tutkimuksessa tavoitellaan vastauksia kysymyksiin: mitä tarkastettiin, milloin tarkastettiin, kuka tarkasti ja miten tarkastettiin eri aikakausina? Tutkimus perustuu historialliseen lähdeaineistoon, jonka muodostavat tutkimusajanjakson lainsäädäntö, lainvalmisteluasiakirjat, viranomaisten ohjeet ja päätökset, alan järjestöjen suositukset, ammattilehtien artikkelit sekä laskentatoimen ja tilintarkastuksen ammattikirjallisuus. Metodologisesti tutkimus on teoreettinen, kvalitatiivinen historiantutkimus, jossa lähdeaineistoa käsitellään lähdekriittisesti ja osittain sisältöanalyysin keinoin. Tilintarkastusta säätelevässä normistossa keskeisiä lakeja ovat olleet osakeyhtiölaki, kirjanpitolaki ja tilintarkastuslaki. Lakisääteinen tilintarkastus alkoi vuoden 1895 osakeyhtiölaista, joka uudistui vuonna 1978 ja jälleen vuonna 1997. Kirjanpitolainsäädäntö on uudistunut viidesti: 1925 ja 1928, 1945, 1973, 1993 sekä 1997. Vuoden 1994 tilintarkastuslakiin koottiin tilintarkastuksen säädökset useista laeista. Muita normistoja ovat olleet EY:n direktiivit, Kilan ohjeet, KHT-yhdistyksen suositukset, Keskuskauppakamarin säännökset ja viimeisimpinä IAS- ja ISA-standardit. Ammattimainen tilintarkastajajärjestelmä saatiin maahamme kauppiaskokousten ansiosta. Ammattimaisena tilintarkastuksen toimijana aloitti Suomen Tilintarkastajainyhdistys vuonna 1911, ja sen toimintaa jatkoi KHT-yhdistys vuodesta 1925 alkaen. Tilintarkastajien auktorisointi siirtyi Keskuskauppakamarille vuonna 1924. HTM-tilintarkastajat ovat olleet alalla vuodesta 1950 lähtien. Kauppakamarijärjestö on toiminut hyväksyttyjen tilintarkastajien valvojana koko ammattimaisen tilintarkastustoiminnan ajan. Valtion valvontaa suorittaa VALA (Valtion tilintarkastuslautakunta). Koko tutkittavan periodin ajan auktorisoitujen tilintarkastajien rinnalla osakeyhtiöiden tarkastajina ovat toimineet myös maallikot.Tilintarkastuksen tehtäviin kuului vuoden 1895 osakeyhtiölain mukaan hallinnon ja tilien tarkastus. Myöhemmin sisältö täsmentyi tilinpäätöksen, kirjanpidon ja hallinnon tarkastukseksi. Tutkimusajanjakson alussa tilintarkastus oli manuaalista kaikkien tositteiden prikkausta ja virheiden etsimistä. Myöhemmin tarkastus muuttui pistokokeiksi. Kertatarkastuksesta siirryttiin jatkuvaan valvontatarkastukseen 1900-luvun alkupuolella. Dokumentoinnista ja työpapereista alkaa olla havaintoja 1930-luvulta lähtien. Atk-tarkastus yleistyi 1970- ja 1980-luvuilla, jolloin myös riskianalyyseihin alettiin kiinnittää huomiota. Hallinnon tarkastuksen merkitys on kasvanut kaiken aikaa. Tilintarkastuskertomukset olivat tutkimusajanjakson alussa vapaamuotoisia ja sisällöltään ilmaisurikkaita ja kuvailevia. Kertomus muuttui julkiseksi vuoden 1978 osakeyhtiölain myötä. Myöhemmin KHT-yhdistyksen vakiokertomusmallit yhdenmukaistivat ja pelkistivät raportointia. Tutkimuksen perusteella tilintarkastuksen historia voidaan jakaa kolmeen kauteen, jotka ovat tilintarkastusinstituution rakentumisen kausi (1895 - 1950), vakiintumisen kausi (1951 - 1985) ja kansainvälistymisen ja julkisuuden kausi (1986 alkaen). Tutkimusajanjakson jokaisella vuosikymmenellä keskusteltiin jatkuvasti tilintarkastajien riittävyydestä, alalle pääsyn ja tutkintojen vaikeudesta, tilintarkastajien ammattitaidon tasosta,hallinnon tarkastuksen sisällöstä, tilintarkastuskertomuksesta sekä maallikkotarkastajien asemasta. 1990-luvun keskeisimmät keskusteluaiheet olivat konsultointi, riippumattomuus, odotuskuilu sekä tilintarkastuksen taso ja laadunvalvonta. Analysoitaessa tilintarkastuksen muutoksia runsaan sadan vuoden ajalta voidaan todeta, että tilintarkastuksen ydintehtävät eivät juurikaan ole muuttuneet vuosikymmenien kuluessa. Osakeyhtiön tilintarkastus on edelleenkin laillisuustarkastusta. Sen tarkoituksena on yhä kirjanpidon, tilinpäätöksen ja hallinnon tarkastus. Tilintarkastajat valvovat osakkeenomistajien etua ja raportoivat heille tarkastuksen tuloksista. Tilintarkastuksen ulkoinen maailma sen sijaan on muuttunut vuosikymmenten saatossa. Kansainvälistyminen on lisännyt säännösten määrää, odotuksia ja vaatimuksia on nykyisin enemmän, uusi tekniikka mahdollistaa nopean tiedonkulun ja valvonta on lisääntynyt nykypäivää kohti tultaessa. Tilintarkastajan pätevyys perustuu nykyään tietotekniikan, tietojärjestelmien ja yrityksen toimialantuntemukseen. Runsaan sadan vuoden takaisen lain vaarinpitovaatimuksesta on tultu virtuaaliaikaiseen maailmaan!

Automated formulation of optimisation models for steel beam structures

Over 70% of the total costs of an end product are consequences of decisions that are made during the design process. A search for optimal cross-sections will often have only a marginal effect on the amount of material used if the geometry of a structure is fixed and if the cross-sectional characteristics of its elements are property designed by conventional methods. In recent years, optimalgeometry has become a central area of research in the automated design of structures. It is generally accepted that no single optimisation algorithm is suitable for all engineering design problems. An appropriate algorithm, therefore, mustbe selected individually for each optimisation situation. Modelling is the mosttime consuming phase in the optimisation of steel and metal structures. In thisresearch, the goal was to develop a method and computer program, which reduces the modelling and optimisation time for structural design. The program needed anoptimisation algorithm that is suitable for various engineering design problems. Because Finite Element modelling is commonly used in the design of steel and metal structures, the interaction between a finite element tool and optimisation tool needed a practical solution. The developed method and computer programs were tested with standard optimisation tests and practical design optimisation cases. Three generations of computer programs are developed. The programs combine anoptimisation problem modelling tool and FE-modelling program using three alternate methdos. The modelling and optimisation was demonstrated in the design of a new boom construction and steel structures of flat and ridge roofs. This thesis demonstrates that the most time consuming modelling time is significantly reduced. Modelling errors are reduced and the results are more reliable. A new selection rule for the evolution algorithm, which eliminates the need for constraint weight factors is tested with optimisation cases of the steel structures that include hundreds of constraints. It is seen that the tested algorithm can be used nearly as a black box without parameter settings and penalty factors of the constraints.

Effect of Noncondensable Gases on Circulation of Primary Coolant in Nuclear Power Plants in Abnormal Situations

The present study focuses on two effects of the presence of a noncondensable gas on the thermal-hydraulic behavior of thecoolant of the primary circuit of a nuclear reactor in the VVER-440 geometry inabnormal situations. First, steam condensation with the presence of air was studied in the horizontal tubes of the steam generator (SG) of the PACTEL test facility. The French thermal-hydraulic CATHARE code was used to study the heat transfer between the primary and secondary side in conditions derived from preliminary experiments performed by VTT using PACTEL. In natural circulation and single-phase vapor conditions, the injection of a volume of air, equivalent to the totalvolume of the primary side of the SG at the entrance of the hot collector, did not stop the heat transfer from the primary to the secondary side. The calculated results indicate that air is located in the second half-length (from the mid-length of the tubes to the cold collector) in all the tubes of the steam generator The hot collector remained full of steam during the transient. Secondly, the potential release of the nitrogen gas dissolved in the water of the accumulators of the emergency core coolant system of the Loviisa nuclear power plant (NPP) was investigated. The author implemented a model of the dissolution and release ofnitrogen gas in the CATHARE code; the model created by the CATHARE developers. In collaboration with VTT, an analytical experiment was performed with some components of PACTEL to determine, in particular, the value of the release time constant of the nitrogen gas in the depressurization conditions representative of the small and intermediate break transients postulated for the Loviisa NPP. Such transients, with simplified operating procedures, were calculated using the modified CATHARE code for various values of the release time constant used in the dissolution and release model. For the small breaks, nitrogen gas is trapped in thecollectors of the SGs in rather large proportions. There, the levels oscillate until the actuation of the low-pressure injection pumps (LPIS) that refill the primary circuit. In the case of the intermediate breaks, most of the nitrogen gas is expelled at the break and almost no nitrogen gas is trapped in the SGs. In comparison with the cases calculated without taking into account the release of nitrogen gas, the start of the LPIS is delayed by between 1 and 1.75 h. Applicability of the obtained results to the real safety conditions must take into accountthe real operating procedures used in the nuclear power plant.

Numerical and ExperimentalModelling of Gas Flow and Heat Transfer in the Air Gap of An Electric Machine

This work deals with the cooling of high-speed electric machines, such as motors and generators, through an air gap. It consists of numerical and experimental modelling of gas flow and heat transfer in an annular channel. Velocity and temperature profiles are modelled in the air gap of a high-speed testmachine. Local and mean heat transfer coefficients and total friction coefficients are attained for a smooth rotor-stator combination at a large velocity range. The aim is to solve the heat transfer numerically and experimentally. The FINFLO software, developed at Helsinki University of Technology, has been used in the flow solution, and the commercial IGG and Field view programs for the grid generation and post processing. The annular channel is discretized as a sector mesh. Calculation is performed with constant mass flow rate on six rotational speeds. The effect of turbulence is calculated using three turbulence models. The friction coefficient and velocity factor are attained via total friction power. The first part of experimental section consists of finding the proper sensors and calibrating them in a straight pipe. After preliminary tests, a RdF-sensor is glued on the walls of stator and rotor surfaces. Telemetry is needed to be able to measure the heat transfer coefficients at the rotor. The mean heat transfer coefficients are measured in a test machine on four cooling air mass flow rates at a wide Couette Reynolds number range. The calculated values concerning the friction and heat transfer coefficients are compared with measured and semi-empirical data. Heat is transferred from the hotter stator and rotor surfaces to the coolerair flow in the air gap, not from the rotor to the stator via the air gap, althought the stator temperature is lower than the rotor temperature. The calculatedfriction coefficients fits well with the semi-empirical equations and precedingmeasurements. On constant mass flow rate the rotor heat transfer coefficient attains a saturation point at a higher rotational speed, while the heat transfer coefficient of the stator grows uniformly. The magnitudes of the heat transfer coefficients are almost constant with different turbulence models. The calibrationof sensors in a straight pipe is only an advisory step in the selection process. Telemetry is tested in the pipe conditions and compared to the same measurements with a plain sensor. The magnitudes of the measured data and the data from the semi-empirical equation are higher for the heat transfer coefficients than thenumerical data considered on the velocity range. Friction and heat transfer coefficients are presented in a large velocity range in the report. The goals are reached acceptably using numerical and experimental research. The next challenge is to achieve results for grooved stator-rotor combinations. The work contains also results for an air gap with a grooved stator with 36 slots. The velocity field by the numerical method does not match in every respect the estimated flow mode. The absence of secondary Taylor vortices is evident when using time averagednumerical simulation.

Monitoring of crystallization processes by using infrared spectroscopy and multivariate methods

Väitöstutkimuksessa on tarkasteltuinfrapunaspektroskopian ja monimuuttujaisten aineistonkäsittelymenetelmien soveltamista kiteytysprosessin monitoroinnissa ja kidemäisen tuotteen analysoinnissa. Parhaillaan kiteytysprosessitutkimuksessa maailmanlaajuisesti tutkitaan intensiivisesti erilaisten mittausmenetelmien soveltamista kiteytysprosessin ilmiöidenjatkuvaan mittaamiseen niin nestefaasista kuin syntyvistä kiteistäkin. Lisäksi tuotteen karakterisointi on välttämätöntä tuotteen laadun varmistamiseksi. Erityisesti lääkeaineiden valmistuksessa kiinnostusta tämäntyyppiseen tutkimukseen edistää Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeaineviraston (FDA) prosessianalyyttisiintekniikoihin (PAT) liittyvä ohjeistus, jossa määritellään laajasti vaatimukset lääkeaineiden valmistuksessa ja tuotteen karakterisoinnissa tarvittaville mittauksille turvallisten valmistusprosessien takaamiseksi. Jäähdytyskiteytyson erityisesti lääketeollisuudessa paljon käytetty erotusmenetelmä kiinteän raakatuotteen puhdistuksessa. Menetelmässä puhdistettava kiinteä raaka-aine liuotetaan sopivaan liuottimeen suhteellisen korkeassa lämpötilassa. Puhdistettavan aineen liukoisuus käytettävään liuottimeen laskee lämpötilan laskiessa, joten systeemiä jäähdytettäessä liuenneen aineen konsentraatio prosessissa ylittää liukoisuuskonsentraation. Tällaiseen ylikylläiseen systeemiin pyrkii muodostumaan uusia kiteitä tai olemassa olevat kiteet kasvavat. Ylikylläisyys on yksi tärkeimmistä kidetuotteen laatuun vaikuttavista tekijöistä. Jäähdytyskiteytyksessä syntyvän tuotteen ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa mm. liuottimen valinnalla, jäähdytyprofiililla ja sekoituksella. Lisäksi kiteytysprosessin käynnistymisvaihe eli ensimmäisten kiteiden muodostumishetki vaikuttaa tuotteen ominaisuuksiin. Kidemäisen tuotteen laatu määritellään kiteiden keskimääräisen koon, koko- ja muotojakaumansekä puhtauden perusteella. Lääketeollisuudessa on usein vaatimuksena, että tuote edustaa tiettyä polymorfimuotoa, mikä tarkoittaa molekyylien kykyä järjestäytyä kidehilassa usealla eri tavalla. Edellä mainitut ominaisuudet vaikuttavat tuotteen jatkokäsiteltävyyteen, kuten mm. suodattuvuuteen, jauhautuvuuteen ja tabletoitavuuteen. Lisäksi polymorfiamuodolla on vaikutusta moniin tuotteen käytettävyysominaisuuksiin, kuten esim. lääkeaineen liukenemisnopeuteen elimistössä. Väitöstyössä on tutkittu sulfatiatsolin jäähdytyskiteytystä käyttäen useita eri liuotinseoksia ja jäähdytysprofiileja sekä tarkasteltu näiden tekijöiden vaikutustatuotteen laatuominaisuuksiin. Infrapunaspektroskopia on laajalti kemian alan tutkimuksissa sovellettava menetelmä. Siinä mitataan tutkittavan näytteenmolekyylien värähtelyjen aiheuttamia spektrimuutoksia IR alueella. Tutkimuksessa prosessinaikaiset mittaukset toteutettiin in-situ reaktoriin sijoitettavalla uppoanturilla käyttäen vaimennettuun kokonaisheijastukseen (ATR) perustuvaa Fourier muunnettua infrapuna (FTIR) spektroskopiaa. Jauhemaiset näytteet mitattiin off-line diffuusioheijastukseen (DRIFT) perustuvalla FTIR spektroskopialla. Monimuuttujamenetelmillä (kemometria) voidaan useita satoja, jopa tuhansia muuttujia käsittävä spektridata jalostaa kvalitatiiviseksi (laadulliseksi) tai kvantitatiiviseksi (määrälliseksi) prosessia kuvaavaksi informaatioksi. Väitöstyössä tarkasteltiin laajasti erilaisten monimuuttujamenetelmien soveltamista mahdollisimman monipuolisen prosessia kuvaavan informaation saamiseksi mitatusta spektriaineistosta. Väitöstyön tuloksena on ehdotettu kalibrointirutiini liuenneen aineen konsentraation ja edelleen ylikylläisyystason mittaamiseksi kiteytysprosessin aikana. Kalibrointirutiinin kehittämiseen kuuluivat aineiston hyvyyden tarkastelumenetelmät, aineiston esikäsittelymenetelmät, varsinainen kalibrointimallinnus sekä mallin validointi. Näin saadaan reaaliaikaista informaatiota kiteytysprosessin ajavasta voimasta, mikä edelleen parantaa kyseisen prosessin tuntemusta ja hallittavuutta. Ylikylläisyystason vaikutuksia syntyvän kidetuotteen laatuun seurattiin usein kiteytyskokein. Työssä on esitetty myös monimuuttujaiseen tilastolliseen prosessinseurantaan perustuva menetelmä, jolla voidaan ennustaa spontaania primääristä ytimenmuodostumishetkeä mitatusta spektriaineistosta sekä mahdollisesti päätellä ydintymisessä syntyvä polymorfimuoto. Ehdotettua menetelmää hyödyntäen voidaan paitsi ennakoida kideytimien muodostumista myös havaita mahdolliset häiriötilanteet kiteytysprosessin alkuhetkillä. Syntyvää polymorfimuotoa ennustamalla voidaan havaita ei-toivotun polymorfin ydintyminen,ja mahdollisesti muuttaa kiteytyksen ohjausta halutun polymorfimuodon saavuttamiseksi. Monimuuttujamenetelmiä sovellettiin myös kiteytyspanosten välisen vaihtelun määrittämiseen mitatusta spektriaineistosta. Tämäntyyppisestä analyysistä saatua informaatiota voidaan hyödyntää kiteytysprosessien suunnittelussa ja optimoinnissa. Väitöstyössä testattiin IR spektroskopian ja erilaisten monimuuttujamenetelmien soveltuvuutta kidetuotteen polymorfikoostumuksen nopeaan määritykseen. Jauhemaisten näytteiden luokittelu eri polymorfeja sisältäviin näytteisiin voitiin tehdä käyttäen tarkoitukseen soveltuvia monimuuttujaisia luokittelumenetelmiä. Tämä tarjoaa nopean menetelmän jauhemaisen näytteen polymorfikoostumuksen karkeaan arviointiin, eli siihen mitä yksittäistä polymorfia kyseinen näyte pääasiassa sisältää. Varsinainen kvantitatiivinen analyysi, eli sen selvittäminen paljonko esim. painoprosentteina näyte sisältää eri polymorfeja, vaatii kaikki polymorfit kattavan fysikaalisen kalibrointisarjan, mikä voi olla puhtaiden polymorfien huonon saatavuuden takia hankalaa.

Competitor Information andCompetitive Knowledge Management in a Large Industrial Organization

Thisthesis supplements the systematic approach to competitive intelligence and competitor analysis by introducing an information-processing perspective on management of the competitive environment and competitors therein. The cognitive questions connected to the intelligence process and also the means that organizational actors use in sharing information are discussed. The ultimate aim has been to deepen knowledge of the different intraorganizational processes that are used in acorporate organization to manage and exploit the vast amount of competitor information that is received from the environment. Competitor information and competitive knowledge management is examined as a process, where organizational actorsidentify and perceive the competitive environment by using cognitive simplification, make interpretations resulting in learning and finally utilize competitor information and competitive knowledge in their work processes. The sharing of competitive information and competitive knowledge is facilitated by intraorganizational networks that evolve as a means of developing a shared, organizational level knowledge structure and ensuring that the right information is in the right place at the right time. This thesis approaches competitor information and competitive knowledge management both theoretically and empirically. Based on the conceptual framework developed by theoretical elaboration, further understanding of the studied phenomena is sought by an empirical study. The empirical research was carried out in a multinationally operating forest industry company. This thesis makes some preliminary suggestions of improving the competitive intelligence process. It is concluded that managing competitor information and competitive knowledge is not simply a question of managing information flow or improving sophistication of competitor analysis, but the crucial question to be solved is rather, how to improve the cognitive capabilities connected to identifying and making interpretations of the competitive environment and how to increase learning. It is claimed that competitive intelligence can not be treated like an organizational function or assigned solely to a specialized intelligence unit.

Theoretical Analysis and Simulations of Vertically Vibrated Granular Materials

The dynamical properties ofshaken granular materials are important in many industrial applications where the shaking is used to mix, segregate and transport them. In this work asystematic, large scale simulation study has been performed to investigate the rheology of dense granular media, in the presence of gas, in a three dimensional vertical cylinder filled with glass balls. The base wall of the cylinder is subjected to sinusoidal oscillation in the vertical direction. The viscoelastic behavior of glass balls during a collision, have been studied experimentally using a modified Newton's Cradle device. By analyzing the results of the measurements, using numerical model based on finite element method, the viscous damping coefficient was determinedfor the glass balls. To obtain detailed information about the interparticle interactions in a shaker, a simplified model for collision between particles of a granular material was proposed. In order to simulate the flow of surrounding gas, a formulation of the equations for fluid flow in a porous medium including particle forces was proposed. These equations are solved with Large Eddy Simulation (LES) technique using a subgrid-model originally proposed for compressible turbulent flows. For a pentagonal prism-shaped container under vertical vibrations, the results show that oscillon type structures were formed. Oscillons are highly localized particle-like excitations of the granular layer. This self-sustaining state was named by analogy with its closest large-scale analogy, the soliton, which was first documented by J.S. Russell in 1834. The results which has been reportedbyBordbar and Zamankhan(2005b)also show that slightly revised fluctuation-dissipation theorem might apply to shaken sand, which appears to be asystem far from equilibrium and could exhibit strong spatial and temporal variations in quantities such as density and local particle velocity. In this light, hydrodynamic type continuum equations were presented for describing the deformation and flow of dense gas-particle mixtures. The constitutive equation used for the stress tensor provides an effective viscosity with a liquid-like character at low shear rates and a gaseous-like behavior at high shear rates. The numerical solutions were obtained for the aforementioned hydrodynamic equations for predicting the flow dynamics ofdense mixture of gas and particles in vertical cylindrical containers. For a heptagonal prism shaped container under vertical vibrations, the model results were found to predict bubbling behavior analogous to those observed experimentally. This bubbling behavior may be explained by the unusual gas pressure distribution found in the bed. In addition, oscillon type structures were found to be formed using a vertically vibrated, pentagonal prism shaped container in agreement with computer simulation results. These observations suggest that the pressure distribution plays a key rolein deformation and flow of dense mixtures of gas and particles under vertical vibrations. The present models provide greater insight toward the explanation of poorly understood hydrodynamic phenomena in the field of granular flows and dense gas-particle mixtures. The models can be generalized to investigate the granular material-container wall interactions which would be an issue of high interests in the industrial applications. By following this approach ideal processing conditions and powder transport can be created in industrial systems.