Numerical Analysis on a Dual-Loop Waste Heat Recovery System Coupled with an ORC for Vehicle Applications

The internal combustion (IC) engines exploits only about 30% of the chemical energy ejected through combustion, whereas the remaining part is rejected by means of cooling system and exhausted gas. Nowadays, a major global concern is finding sustainable solutions for better fuel economy which in turn results in a decrease of carbon dioxide (CO2) emissions. The Waste Heat Recovery (WHR) is one of the most promising techniques to increase the overall efficiency of a vehicle system, allowing the recovery of the heat rejected by the exhaust and cooling systems. In this context, Organic Rankine Cycles (ORCs) are widely recognized as a potential technology to exploit the heat rejected by engines to produce electricity. The aim of the present paper is to investigate a WHR system, designed to collect both coolant and exhausted gas heats, coupled with an ORC cycle for vehicle applications. In particular, a coolant heat exchanger (CLT) allows the heat exchange between the water coolant and the ORC working fluid, whereas the exhausted gas heat is recovered by using a secondary circuit with diathermic oil. By using an in-house numerical model, a wide range of working conditions and ORC design parameters are investigated. In particular, the analyses are focused on the regenerator location inside the ORC circuits. Five organic fluids, working in both subcritical and supercritical conditions, have been selected in order to detect the most suitable configuration in terms of energy and exergy efficiencies.

Automated Equation Formulation for Causal Loop Diagrams

The annotation of Business Dynamics models with parameters and equations, to simulate the system under study and further evaluate its simulation output, typically involves a lot of manual work. In this paper we present an approach for automated equation formulation of a given Causal Loop Diagram (CLD) and a set of associated time series with the help of neural network evolution (NEvo). NEvo enables the automated retrieval of surrogate equations for each quantity in the given CLD, hence it produces a fully annotated CLD that can be used for later simulations to predict future KPI development. In the end of the paper, we provide a detailed evaluation of NEvo on a business use-case to demonstrate its single step prediction capabilities.

A Loop-mediated Isothermal Amplification Method for Rapid Direct Detection and Differentiation of Non-pathogenic and Verocytotoxigenic Escherichia coli in Beef and Bovine Faeces

The aim of this study was to develop a multiplex loop-mediated isothermal amplification (LAMP) method capable of detecting Escherichia coli generally and verocytotoxigenic E. coli (VTEC) specifically in beef and bovine faeces. The LAMP assay developed was highly specific (100%) and able to distinguish between E. coli and VTEC based on the amplification of the phoA, and stx1 and/or stx2 genes, respectively. In the absence of an enrichment step, the limit of detection 50% (LOD50) of the LAMP assay was determined to be 2.83, 3.17 and 2.83-3.17 log CFU/g for E. coli with phoA, stx1 and stx2 genes, respectively, when artificially inoculated minced beef and bovine faeces were tested. The LAMP calibration curves generated with pure cultures, and spiked beef and faeces, suggested that the assay had good quantification capability. Validation of the assay, performed using retail beef and bovine faeces samples, demonstrated good correlation between counts obtained by the LAMP assay and by a conventional culture method, but suggested the possibility of false negative LAMP results for 12.5-14.7% of samples tested. The multiplex LAMP assay developed potentially represents a rapid alternative to culture for monitoring E.coli levels in beef or faeces and it would provide additional information on the presence of VTEC. However, some further optimisation is needed to improve detection sensitivity.

Control Loop

Describes project management control loop for managing an MSc dissertation

Diseño de un condensador para un loop experimental para probar maniobras de arranque del reactor CAREM.

En este trabajo se diseñó un condensador de vapor sobrecalentado (320°C@2bar) de 78KW que formará parte de un arreglo experimental en el cual se probarán maniobras de arranque del reactor CAREM. Con este objetivo se hizo un estudio de las distintas tecnologías de condensadores existentes en el mercado y se seleccionó el más apropiado para este proyecto. Se encontró que el formato carcasa-tubo de orientación horizontal era el más apropiado. Se efectuó un dimensionamiento termohidráulico del mismo y se realizó posteriormente un diseño mecánico para satisfacer los requerimientos siguiendo las normas TEMA y ASME. Se efectuó el armado de un circuito termohidráulico, empleando un intercambiador carcasa y tubo de la CNEA. Obteniendo experiencia en dicha tarea. Una vez finalizado el proceso de análisis y diseño del condensador, se realizaron los planos de ingeniería básica del mismo empleando un programa de diseño 3D.

Chemical Loop Reforming dell'etanolo: studio della reattività di ferriti modificate

Modified ferrites with a generic formula of MFe2O4 (where M=Co, Cu, Mn and their combination: Cu/Co, Cu/Mn and Co/Mn) were studied as potentially attractive ionic oxygen and electron carrier materials for the production of “clean H2” via the Chemical Loop Reforming (CLR) of bio-ethanol. The conventional CLR process consists of 2 steps: 1st - the reduction step with ethanol; 2nd - the re-oxidation step with water. The synthesized materials were tested in a laboratory plant in terms of both redox properties and catalytic activity to generate hydrogen during the re-oxidation step with water steam over previously pre-reduced samples. The obtained results showed that CuFe2O4, Cu0.5Co0.5Fe2O4, Cu0.5Mn0.5Fe2O4 and CoFe2O4 within 20 min of ethanol reduction reached almost a complete reduction, and, as a consequence, the higher yields to H2 produced during the re-oxidation step with steam. On the other hand, incorporation of Mn-cations greatly affects the redox properties of a resulted spinel (MnFe2O4 and Co0.5Mn0.5Fe2O4) leading to its lower reducibility, caused by the formation of a hardly reducible layer of MnxFeyO oxide. Moreover, the presence of Mn-cations effectively reduces the amount of coke formed during the anaerobic reduction step with ethanol and hence avoids a fast deactivation of the material. Modification of the conventional CLR process with an addition of the 3rd regeneration step (carried out with air) was done in order to increase the stability of the looping material and to overcome the deactivation problems, such as: a coke deposition/accumulation and an incomplete re-oxidation of M0 during the 2nd step.

Développement et expérimentation d'algorithmes de réorientation pour un robot sériel en chute libre

Ce mémoire présente 2 types de méthodes pour effectuer la réorientation d’un robot sériel en chute libre en utilisant les mouvements internes de celui-ci. Ces mouvements sont prescrits à partir d’algorithmes de planification de trajectoire basés sur le modèle dynamique du robot. La première méthode tente de réorienter le robot en appliquant une technique d’optimisation locale fonctionnant avec une fonction potentielle décrivant l’orientation du système, et la deuxième méthode applique des fonctions sinusoïdales aux articulations pour réorienter le robot. Pour tester les performances des méthodes en simulation, on tente de réorienter le robot pour une configuration initiale et finale identiques où toutes les membrures sont alignées mais avec le robot ayant complété une rotation de 180 degrés sur lui-même. Afin de comparer les résultats obtenus avec la réalité, un prototype de robot sériel plan flottant possédant trois membrures et deux liaisons rotoïdes est construit. Les expérimentations effectuées montrent que le prototype est capable d’atteindre les réorientations prescrites si peu de perturbations extérieures sont présentes et ce, même si le contrôle de l’orientation est effectué en boucle ouverte.

“Syndrome in syndrome”: Wernicke syndrome due to afferent loop syndrome. Case report and review of the literature

Wernicke syndrome is a rare neurological pathology due to a deficit in vitamin B1. The syndrome is common among alcohol abusers, patients with malignant tumor or gastrointestinal diseases, those who undergo hemodialysis or long-term peritoneal dialysis, pregnant women with hyperemesis, women who breast-feed, patients with hyperthyroidism or anorexia nervosa or gastric or jejunal-ileal bypass surgery for obesity, patients submitted to gastric surgery or prolonged total parenteral nutrition or prolonged intravenous therapy. We report a case of Wernicke syndrome due to afferent loop syndrome characterized by incoercible vomiting.

Diseño de un condensador para un loop experimental para probar maniobras de arranque del reactor CAREM.

En este trabajo se diseñó un condensador de vapor sobrecalentado (320°C@2bar) de 78KW que formará parte de un arreglo experimental en el cual se probarán maniobras de arranque del reactor CAREM. Con este objetivo se hizo un estudio de las distintas tecnologías de condensadores existentes en el mercado y se seleccionó el más apropiado para este proyecto. Se encontró que el formato carcasa-tubo de orientación horizontal era el más apropiado. Se efectuó un dimensionamiento termohidráulico del mismo y se realizó posteriormente un diseño mecánico para satisfacer los requerimientos siguiendo las normas TEMA y ASME. Se efectuó el armado de un circuito termohidráulico, empleando un intercambiador carcasa y tubo de la CNEA. Obteniendo experiencia en dicha tarea. Una vez finalizado el proceso de análisis y diseño del condensador, se realizaron los planos de ingeniería básica del mismo empleando un programa de diseño 3D.

Conception d’un mécanisme déployable à grand ratio d’expansion et de son système d’actionnement par roues d’inertie pour applications spatiales

Cette thèse propose de développer des mécanismes déployables pour applications spatiales ainsi que des modes d’actionnement permettant leur déploiement et le contrôle de l’orientation en orbite de l’engin spatial les supportant. L’objectif étant de permettre le déploiement de surfaces larges pour des panneaux solaires, coupoles de télécommunication ou sections de station spatiale, une géométrie plane simple en triangle est retenue afin de pouvoir être assemblée en différents types de surfaces. Les configurations à membrures rigides proposées dans la littérature pour le déploiement de solides symétriques sont optimisées et adaptées à l’expansion d’une géométrie ouverte, telle une coupole. L’optimisation permet d’atteindre un ratio d’expansion plan pour une seule unité de plus de 5, mais présente des instabilités lors de l’actionnement d’un prototype. Le principe de transmission du mouvement d’un étage à l’autre du mécanisme est revu afin de diminuer la sensibilité des performances du mécanisme à la géométrie de ses membrures internes. Le nouveau modèle, basé sur des courroies crantées, permet d’atteindre des ratios d’expansion plans supérieurs à 20 dans certaines configurations. L’effet des principaux facteurs géométriques de conception est étudié afin d’obtenir une relation simple d’optimisation du mécanisme plan pour adapter ce dernier à différents contextes d’applications. La géométrie identique des faces triangulaires de chaque surface déployée permet aussi l’empilement de ces faces pour augmenter la compacité du mécanisme. Une articulation spécialisée est conçue afin de permettre le dépliage des faces puis leur déploiement successivement. Le déploiement de grandes surfaces ne se fait pas sans influencer lourdement l’orientation et potentiellement la trajectoire de l’engin spatial, aussi, différentes stratégies de contrôle de l’orientation novatrices sont proposées. Afin de tirer profit d’une grande surface, l’actionnement par masses ponctuelles en périphérie du mécanisme est présentée, ses équations dynamiques sont dérivées et simulées pour en observer les performances. Celles-ci démontrent le potentiel de cette stratégie de réorientation, sans obstruction de l’espace central du satellite de base, mais les performances restent en deçà de l’effet d’une roue d’inertie de masse équivalente. Une stratégie d’actionnement redondant par roue d’inertie est alors présentée pour différents niveaux de complexité de mécanismes dont toutes les articulations sont passives, c’est-à-dire non actionnées. Un mécanisme à quatre barres plan est simulé en boucle fermée avec un contrôleur simple pour valider le contrôle d’un mécanisme ciseau commun. Ces résultats sont étendus à la dérivation des équations dynamiques d’un mécanisme sphérique à quatre barres, qui démontre le potentiel de l’actionnement par roue d’inertie pour le contrôle de la configuration et de l’orientation spatiale d’un tel mécanisme. Un prototype à deux corps ayant chacun une roue d’inertie et une seule articulation passive les reliant est réalisé et contrôlé grâce à un suivi par caméra des modules. Le banc d’essai est détaillé, ainsi que les défis que l’élimination des forces externes ont représenté dans sa conception. Les résultats montrent que le système est contrôlable en orientation et en configuration. La thèse se termine par une étude de cas pour l’application des principaux systèmes développés dans cette recherche. La collecte de débris orbitaux de petite et moyenne taille est présentée comme un problème n’ayant pas encore eu de solution adéquate et posant un réel danger aux missions spatiales à venir. L’unité déployable triangulaire entraînée par courroies est dupliquée de manière à former une coupole de plusieurs centaines de mètres de diamètre et est proposée comme solution pour capturer et ralentir ces catégories de débris. Les paramètres d’une mission à cette fin sont détaillés, ainsi que le potentiel de réorientation que les roues d’inertie permettent en plus du contrôle de son déploiement. Près de 2000 débris pourraient être retirés en moins d’un an en orbite basse à 819 km d’altitude.

Basingstoke College of Technology: Closing the feedback loop with social media

Social media tools are bringing a new dimension to dialogue and feedback for learners on a level 3 BTEC extended diploma in creative media production at Basingstoke College of Technology. Not only do blogging, networking and video-sharing tools engage their attention, learners find sharing their work on a public platform helps them achieve a higher standard of work through the continuous engagement with feedback from peers and industry professionals made possible by social media.

Growth and application of planar III-V semiconductor nanowires grown with MOCVD

The semiconductor nanowire has been widely studied over the past decade and identified as a promising nanotechnology building block with application in photonics and electronics. The flexible bottom-up approach to nanowire growth allows for straightforward fabrication of complex 1D nanostructures with interesting optical, electrical, and mechanical properties. III-V nanowires in particular are useful because of their direct bandgap, high carrier mobility, and ability to form heterojunctions and have been used to make devices such as light-emitting diodes, lasers, and field-effect transistors. However, crystal defects are widely reported for III-V nanowires when grown in the common out-of-plane <111>B direction. Furthermore, commercialization of nanowires has been limited by the difficulty of assembling nanowires with predetermined position and alignment on a wafer-scale. In this thesis, planar III-V nanowires are introduced as a low-defect and integratable nanotechnology building block grown with metalorganic chemical vapor deposition. Planar GaAs nanowires grown with gold seed particles self-align along the <110> direction on the (001) GaAs substrate. Transmission electron microscopy reveals that planar GaAs nanowires are nearly free of crystal defects and grow laterally and epitaxially on the substrate surface. The nanowire morphology is shown to be primarily controlled through growth temperature and an ideal growth window of 470 +\- 10 °C is identified for planar GaAs nanowires. Extension of the planar growth mode to other materials is demonstrated through growth of planar InAs nanowires. Using a sacrificial layer, the transfer of planar GaAs nanowires onto silicon substrates with control over the alignment and position is presented. A metal-semiconductor field-effect transistor fabricated with a planar GaAs nanowire shows bulk-like low-field electron transport characteristics with high mobility. The aligned planar geometry and excellent material quality of planar III-V nanowires may lead to highly integrated III-V nanophotonics and nanoelectronics.