Development of a PC Tool for Estimating Pressure Drops in Forced-convection Boiler Tubes

Kaksifaasivirtauksen kuvaamiseen käytettävät mallit, ja menetelmät kaksifaasivirtauksen painehäviön määrittämiseksi kehittyvät yhä monimutkaisimmiksi. Höyrystinputkissa tapahtuvien painehäviöiden arvioinnin vaatiman laskennan suorittamiseksi tietokoneohjelman kehittäminen on välttämätöntä. Tässä työssä on kehitetty itsenäinen PC-ohjelma painehäviöiden arvioimiseksi pakotetulle konvektiovirtaukselle pystysuorissa höyrykattilan höyrystinputkissa. Veden ja vesihöyryn aineominaisuuksien laskentaan käytetään IAPWS-IF97 –yhtälökokoelmaa sekä muita tarvittavia IAPWS:n suosittelemia yhtälöitä. Höyrystinputkessa kulloinkin vallitsevan virtausmuodon määrittämiseen käytetään sovelluskelpoisia virtausmuotojen välisiä rajoja kuvaavia yhtälöitä. Ohjelmassa käytetään painehäviön määritykseen kirjallisuudessa julkaistuja yhtälöitä, virtausmuodosta riippuen, alijäähtyneelle virtaukselle, kupla-, tulppa- ja rengasvirtaukselle sekä tulistetun höyryn virtaukselle. Ohjelman laskemia painehäviöarvioita verrattiin kirjallisuudesta valittuihin mittaustuloksiin. Laskettujen painehäviöiden virhe vaihteli välillä –19.5 ja +23.9 %. Virheiden itseisarvojen keskiarvo oli 12.8 %.

Effect of competitive situation and price on diffusion of mobile communications

Työn päätavoitteena oli selvittää hinnan ja kilpailutilanteen vaikutusta matkaviestinnän diffuusioon. Työn empiirinen osuus tarkasteli matkapuhelinliittymien hinnan vaikutusta liittymien diffuusioon sekä sitä, miten alan kilpailu on vaikuttanut matkaviestinnän hintatasoon. Työssä analysoitiin myös matkaviestinnän kilpailutilannetta Suomen markkinoilla. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin toissijaisista lähteistä, esimerkiksi EMC-tietokannasta. Tutkimus oli luonteeltaan kvantitatiivinen.Empiirisessä osassa käytetyt mallit oli muodostettu aikaisempien tutkimuksien perusteella. Regressioanalyysiä käytettiin arvioitaessa hinnan vaikutusta diffuusionopeuteen ja mahdollisten omaksujien määrään. Regressioanalyysissä sovellettiin ei-lineaarista mallia.Tutkimustulokset osoittivat, että tasaisesti laskevilla matkapuhelinliittymien sekä matkapuhelimien hinnoilla ei ole merkittävää vaikutusta matkaviestinnän diffuusioon. Myöskään kilpailutilanne ei ole vaikuttanut paljon matkaviestinnän yleiseen hintatasoon. Työn tulosten perusteella voitiin antaa myös muutamia toimenpide-ehdotuksia jatkotutkimuksia varten.

Komposiittivaipan moderni optimisuunnittelu ja toteutus

Tavoitteena tällä tutkimuksella on soveltaa modernin optimisuunnittelun keinoja komposiittimuovisen nestesäiliön lieriömäisen vaipparakenteen suunnittelemiseksi optimaalisen tyydyttäviksi valmistustekniikan ja kustannusten kannalta. Kuormituksia on kahdenlaisia. Säiliön sisällä on neste, joka tuottaa hydrostaattisen painekuorman ja järjestelmään kytketty puhallin tuottaa ulkoisen ylipaineen. Säiliöt ovat pystysäiliöitä ja ne tukeutuvat alustaan suoran pohjalaatan avulla. FEM- malleissa kuoren alaosat ovat jäykästi kiinnitettyjä ja yläosissa säteensuuntaiset siirtymät ovat estettyjä. Materiaaleiksi kuoreen on valittu kahdella eri menetelmällä lujitetut komposiittimateriaalit. Kantavan kerroksen toimintona on kantaa kuormat. Sulkukerros toimii korroosiosuojana ja sen lujuus on kantavaa kerrosta pienempi. Keinoina käytetään ensin innovatiivista suunnittelua optimaalisten lähtövaihtoehtojen ideoimiseksi ja valitsemiseksi jatkokehittelyä varten. Tavoitteena on asiakkaan tyytyväisyyden maksimointi huomioiden tuotteen kustannukset ja kesto. Yhtenä suunnittelun keinona on käytetty kuoriteoriaa ja komposiittien materiaalimalleja. Kestoehtoina on sovellettu komposiiteille soveltuvia kriteerejä. Toisena keinona käytetään FEM-laskentaa. Elementtityypiksi on valittu kaksiulotteinen kuorielementti, jossa on ortotrooppisen ainemallin mukaiset materiaaliominaisuudet. Jännitystuloksien merkittävyys keston kannalta selvitettiin Tsai-Hillin kriteerillä. Tuloksina saatiin ensin innovoitua rakenteelle kaksi päävaihtoehtoa, joita alettiin optimoida. Valitussa ratkaisussa on huomioitu kokonaisuus ja eri yksityiskohdat, kuten paino, jäykisteet kustannustehokkuus, valmistusnopeus, laatu, hävikit, päästöt, lujuus ja kilpailukykyinen myyntihinta. Yhteenvetona voidaan todeta, että käytetyt keinot ovat hyvin tehokkaita ja niillä voidaan suunnitella ja toteuttaa komposiittirakenteita, jotka tyydyttävät optimaalisesti loppukäyttäjän teknis- taloudelliset vaatimukset. Lisäksi tulokset osoittavat, että standardin ja FEM-laskennan ennustukset ovat lähellä toisiaan sylinterimäisillä kuoriosilla, mutta standardit suosittavat suurempia mittoja itse jäykisteille.

Aortic blood pressure measured via EIT: investigation of different measurement settings.

Electrical impedance tomography (EIT) allows the measurement of intra-thoracic impedance changes related to cardiovascular activity. As a safe and low-cost imaging modality, EIT is an appealing candidate for non-invasive and continuous haemodynamic monitoring. EIT has recently been shown to allow the assessment of aortic blood pressure via the estimation of the aortic pulse arrival time (PAT). However, finding the aortic signal within EIT image sequences is a challenging task: the signal has a small amplitude and is difficult to locate due to the small size of the aorta and the inherent low spatial resolution of EIT. In order to most reliably detect the aortic signal, our objective was to understand the effect of EIT measurement settings (electrode belt placement, reconstruction algorithm). This paper investigates the influence of three transversal belt placements and two commonly-used difference reconstruction algorithms (Gauss-Newton and GREIT) on the measurement of aortic signals in view of aortic blood pressure estimation via EIT. A magnetic resonance imaging based three-dimensional finite element model of the haemodynamic bio-impedance properties of the human thorax was created. Two simulation experiments were performed with the aim to (1) evaluate the timing error in aortic PAT estimation and (2) quantify the strength of the aortic signal in each pixel of the EIT image sequences. Both experiments reveal better performance for images reconstructed with Gauss-Newton (with a noise figure of 0.5 or above) and a belt placement at the height of the heart or higher. According to the noise-free scenarios simulated, the uncertainty in the analysis of the aortic EIT signal is expected to induce blood pressure errors of at least ± 1.4 mmHg.

1C.06: Ambulatory pulse pressure is negatively associated with excretions of urinary caffeine and its metabolites

OBJECTIVE: Systolic blood pressure (BP) has been associated with urinary caffeine and its metabolites such as paraxanthine and theophylline. Caffeine and caffeine metabolites could influence arterial pulse pressure (PP) via sympathomimetic effects, smooth muscle relaxation, and phosphodiesterase inhibition. The purpose of this analysis was to explore the association of ambulatory PP with urinary caffeine and its related metabolites in a large population-based sample. DESIGN AND METHOD: Families were randomly selected from the general population of three Swiss cities (2009-2013). Ambulatory BP monitoring was conducted using validated Diasys Integra devices. PP was defined as the difference between the systolic and diastolic ambulatory BP. Urinary caffeine, paraxanthine, theophylline, and theobromine excretions were measured in 24 h urine using ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Urinary excretions were log-transformed to satisfy regression assumptions. We used linear mixed models to explore the associations of urinary caffeine and caffeine metabolite excretions with 24-hour, day- and night-time PP while adjusting for major confounders. RESULTS: The 836 participants (48.9% men) included in this analysis had mean (±SD) age of 47.8 (±17.5), and mean 24-hour systolic and diastolic BP of 120.1 mmHg (±13.9) and 78.0 (±8.6). Except theobromine, log transformed urinary caffeine and caffeine metabolite excretions were associated negatively with 24-hour, daytime and night-time ambulatory PP. 24-hour, daytime, and night-time ambulatory PP decreased by -0.804 mmHg (SE, 0.209), -0.749 (0.215), and -0.968 (0.243) (all P values <0.005), for each doubling excretion of caffeine. Strong negative associations with night-time ambulatory PP were observed for paraxanthine and theophylline.(Figure is included in full-text article.) CONCLUSIONS: : The negative associations of PP with caffeine, paraxanthine, and theophylline excretions suggest that caffeine and its metabolites do lower BP, possibly by modifying arterial stiffness.

Poly-N-acetyl glucosamine nanofibers for negative-pressure wound therapies.

The wound healing promoting effect of negative wound pressure therapies (NPWT) takes place at the wound interface. The use of bioactive substances at this site represents a major research area for the development of future NPWT therapies. To assess wound healing kinetics in pressure ulcers treated by NPWT with or without the use of a thin interface membrane consisting of poly-N-acetyl glucosamine nanofibers (sNAG) a prospective randomized clinical trial was performed. The safety of the combination of NPWT and sNAG was also assessed in patients treated with antiplatelet drugs. In the performed study, the combination of NPWT and sNAG in 10 patients compared to NPWT alone in 10 patients promoted wound healing due to an improved contraction of the wound margins (p = 0.05) without a change in wound epithelization. In 6 patients treated with antiplatelet drugs no increased wound bleeding was observed in patients treated by NPWT and sNAG. In conclusion, the application of thin membranes of sNAG nanofibers at the wound interface using NPWT was safe and augmented the action of NPWT leading to improved wound healing due to a stimulation of wound contraction.

The reform of the European Energy Tax Directive reform : effect on prices

[spa] Para hacer frente a los riesgos relacionados con la contaminación atmosférica, es ampliamente aceptada la necesidad de instrumentos de política encaminados a reducir las emisiones. La intervención tiene por objeto reducir las conductas contaminantes y incentivar una conducta más respetuosa y el uso de tecnologías más eficientes. La Unión Europea cuenta con dos importantes mecanismos económicos para el control de emisiones a escala europea: la directiva sobre los impuestos energéticos, un instrumento de fiscalidad ambiental aprobado en 2003 que afecta el precio de los productos energéticos, y el sistema de comercio de los derechos de emisiones, introducido en 2005, que afecta directamente a la cantidad de emisiones de CO2. En 2011, la Comisión Europea propuso una nueva versión de la directiva sobre los impuestos energéticos. El objetivo principal de la propuesta es aumentar la eficacia del instrumento a través de una mayor presión fiscal sobre los productos energéticos y de coordinar este instrumento de fiscalidad medioambiental con el sistema de comercio de los derechos de emisiones, para establecer una señal de precio de CO2 coherente para todos los sectores. Sin embargo, en mayo de 2012 el Parlamento Europeo bloqueó la propuesta de la nueva versión del impuesto, y el proceso de actualización se detuvo. La preocupación principal parecía ser el efecto de dicha propuesta en la competitividad, en particular para los sectores que serían los más afectados dado el uso intensivo de los productos energéticos, como el sector del transporte. El objetivo de este estudio es analizar el efecto que la reforma de la directiva sobre los impuestos energéticos podría tener sobre el nivel de precios, en particular en los países de la Unión Europea donde esta reforma implicaría un aumento de los impuestos energéticos. Utilizando datos del proyecto “World Input-Output Database”, la principal conclusión es que el nuevo sistema de impuestos energéticos tendría un impacto muy bajo sobre los precios. Por lo tanto, dado que los precios no serían fuertemente afectados por la reforma, no habrá inconvenientes para la competitividad y implicaciones en términos de distribución, pero, por otro lado, este resultado también implica una baja capacidad de esta reforma para provocar cambios en el consumo y la producción hacia menos presiones ambientales.

Influence of Equipment Operation and Performance Deterioration on Power Plant Economy.

Pysyäkseen kilpailukykyisenä vapautuneilla sähkömarkkinoilla on voimalaitoksen energiantuotantokustannusten oltava mahdollisimman matalia, tinkimättä kuitenkaan korkeasta käytettävyydestä. Polttoaineen energiasisällön mahdollisimman hyvä hyödyntäminen on ratkaisevan tärkeää voimalaitoksen kannattavuudelle. Polttoainekustannusten osuus on konvektiivisilla laitoksilla yleensä yli puolet koko elinjakson kustannuksista. Kun vielä päästörajat tiukkenevat koko ajan, korostuu polttoaineen korkea hyötykäyttö entisestään. Korkea energiantuotannon luotettavuus ja käytettävyys ovat myös elintärkeitä pyrittäessä kustannusten minimointiin. Tässä työssä on käyty läpi voimalaitoksen kustannuksiin vaikuttavia käsitteitä, kuten hyötysuhdetta, käytettävyyttä, polttoaineen hintoja, ylös- ja alasajoja ja tärkeimpiä häviöitä. Ajostrategiassa ja poikkeamien hallinnassa pyritään hyvään hyötysuhteeseen ja alhaisiin päästöihin joka käyttötilanteessa. Lisäksi on tarkasteltu tiettyjen suureiden, eli höyryn lämpötilan ja paineen, savukaasun hapen pitoisuuden, savukaasun loppulämpötilan, sekä lauhduttimen paineen poikkeamien vaikutusta ohjearvostaan energiantuotantokustannuksiin. Happi / hiilimonoksidi optimoinnissa on otettu huomioon myös pohjatuhkan palamattomat.

The reform of the European Energy Tax Directive reform : effect on prices

[spa] Para hacer frente a los riesgos relacionados con la contaminación atmosférica, es ampliamente aceptada la necesidad de instrumentos de política encaminados a reducir las emisiones. La intervención tiene por objeto reducir las conductas contaminantes y incentivar una conducta más respetuosa y el uso de tecnologías más eficientes. La Unión Europea cuenta con dos importantes mecanismos económicos para el control de emisiones a escala europea: la directiva sobre los impuestos energéticos, un instrumento de fiscalidad ambiental aprobado en 2003 que afecta el precio de los productos energéticos, y el sistema de comercio de los derechos de emisiones, introducido en 2005, que afecta directamente a la cantidad de emisiones de CO2. En 2011, la Comisión Europea propuso una nueva versión de la directiva sobre los impuestos energéticos. El objetivo principal de la propuesta es aumentar la eficacia del instrumento a través de una mayor presión fiscal sobre los productos energéticos y de coordinar este instrumento de fiscalidad medioambiental con el sistema de comercio de los derechos de emisiones, para establecer una señal de precio de CO2 coherente para todos los sectores. Sin embargo, en mayo de 2012 el Parlamento Europeo bloqueó la propuesta de la nueva versión del impuesto, y el proceso de actualización se detuvo. La preocupación principal parecía ser el efecto de dicha propuesta en la competitividad, en particular para los sectores que serían los más afectados dado el uso intensivo de los productos energéticos, como el sector del transporte. El objetivo de este estudio es analizar el efecto que la reforma de la directiva sobre los impuestos energéticos podría tener sobre el nivel de precios, en particular en los países de la Unión Europea donde esta reforma implicaría un aumento de los impuestos energéticos. Utilizando datos del proyecto “World Input-Output Database”, la principal conclusión es que el nuevo sistema de impuestos energéticos tendría un impacto muy bajo sobre los precios. Por lo tanto, dado que los precios no serían fuertemente afectados por la reforma, no habrá inconvenientes para la competitividad y implicaciones en términos de distribución, pero, por otro lado, este resultado también implica una baja capacidad de esta reforma para provocar cambios en el consumo y la producción hacia menos presiones ambientales.

Sähköä ja lämpöä tuottavien maakaasukäyttöisten pienvoimalaitosten kannattavuus Turengissa

Diplomityössä tutkitaan sähkön ja lämmön yhteistuotannon kannattavuutta Turengin nykyisen lämmöntuotannon yhteydessä. Tavoitteena on löytää taloudellisesti kilpailukykyiset tuotantovaihtoehdot Turengin energiahuollon kehittämisessä. Ensimmäisenä tarkasteltarkastellaan voimalaitoksen nykyiseen tuotantolaitteistoon kuuluvan vastapainehöyryturbiinin käyttöönoton mahdollisuuksia. Tämän jälkeen suoritetaan kannattavuuslaskelmat neljälle vaihtoehtoiselle investointitapaukselle. Voimalaitosinvestoinnit kohdistuvat kaasumoottori- ja kaasuturbiinivoimalaitoksiin, joilla tuotetaan sähköä, kaukolämpöä ja eräissä tapauksissa myös prosessihöyryä. Voimalaitosten nettosähkötehot ovat neljästä yhdeksään megawattia. Voimalaitosyksiköiden energiantuotanto määritetään Turengin lämpökuormien perusteella. Tuotannon määrityksessä apuna käytetään WinTEHO –ohjelmistoa, johon luodaan tarvittavat energiatiedostot. Kannattavuuslaskelmat suoritetaan vertaamalla investointivaihtoehtojen aiheuttamia vuotuisia kassavirtoja nykyisen tuotannon mukaisiin kassavirtoihin. Kassavirtalaskelmasta saadaan kullekin vaihtoehdolle nettonykyarvo, sisäinen korko ja takaisinmaksuaika. Tarkastelun tuloksena saatiin, että voimalaitosvaihtoehdoista kannattavin on investointi yhteen kaasumoottoriin, jolla tuotetaan sähkön lisäksi vain kaukolämpöä. Alhaisilla sähkön hinnoilla kaasuturbiinivaihtoehdot ovat suunnilleen yhtä kannattavia. Investointien nykyarvo valitulla korkokannalla on positiivinen, kun sähkön markkinahinnan keskiarvo tuotantokaudella ylittää likimain tason 130 mk/MWh. Nykyisillä markkinahinnoilla investoinnit eivät ole kannattavia. Investoiminen uuteen kaasumoottoriin tai -turbiiniin osoittautui kannattavammaksi kuin sähkön tuotannon aloittaminen laitoksen nykyisellä höyryturbiinilla. Merkittävin syy tähän oli höyryturbiinituotannon korkeat henkilöstökustannukset. Tehty selvitys tukee vallitsevaa käsitystä, että nykytekniikalla sähkön ja lämmön yhteistuotanto on taloudellisesti kilpailukykyistä myös pienessä kokoluokassa.

Estimating the Price and Demand Development of Some Paperboard Grades

Työn tavoitteena oli luoda malli, jonka avulla voitaisiin ennustaa kartonkituotteiden hinnan ja kysynnän kehitystä. Työssä kerättiin aluksi tietoa kartonkimarkkinoista haastattelujen ja tilastotietojen avulla. Näiden perusteella luotiin malli, joka kuvaa kartonkimarkkinoiden ja -teollisuuden rakennetta. Erityisesti kiinnitettiin huomiota asiakkaiden tilauskäyttäytymiseen, tuotannonohjaukseen sekä hinnan muodostumiseen. Työssä käytettiin ennustemenetelmänä systeemidynamiikkaa. Oleellista oli löytää systeemissä esiintyvät tärkeimmät takaisinkytkennät ja systeemin avainmuuttujat. Kun kaikille mallin muuttujille oli määritetty yhtälöt ja vakioille annettu arvot, voitiin mallia simuloida, ja saada ennusteet halutuille muuttujille. Työssä esitettiin ennusteet kartonkimarkkinoiden tärkeimmille parametreille kahden vuoden päähän. Työssä tarkasteltiin myös, miten muutokset mallin käyttäytymistä säätelevissä muuttujissa vaikuttavat tuloksiin. Jotta pystyttäisiin paremmin selvittämään koko kartonkiteollisuuden dynamiikka, lisätutkimusta tarvittaisiin vielä eri kartonkilajien substituutiomahdollisuuksista ja hintojen riippuvuuksista. Mielenkiintoista olisi myös tietää, miten tuotannon käyttöasteiden muutokset ja hinnan vaihtelut vaikuttavat liiketoiminnan kannattavuuteen valmistajien näkökulmasta.

Effect of pressure on La2(WO4)3 with a modulated scheelite-type structure

We have studied the effect of pressure on the structural and vibrational properties of lanthanum tritungstate La2(WO4)3. This compound crystallizes under ambient conditions in the modulated scheelite-type structure known as the α phase. We have performed x-ray diffraction and Raman scattering measurements up to a pressure of 20 GPa, as well as ab initio calculations within the framework of the density functional theory. Up to 5 GPa, the three methods provide a similar picture of the evolution under pressure of α-La2(WO4)3. At 5 GPa, we begin to observe some structural changes, and above 6 GPa we find that the x-ray patterns cannot be indexed as a single phase. However, we find that a mixture of two phases with C2/c symmetry accounts for all diffraction peaks. Our ab initio study confirms the existence of several C2/c structures, which are very close in energy in this compression range. According to our measurements, a state with medium-range order appears at pressures above 9 and 11 GPa, from x-ray diffraction and Raman experiments, respectively. Based upon our theoretical calculations we propose several high-pressure candidates with high cationic coordinations at these pressures. The compound evolves into a partially amorphous phase at pressures above 20 GPa.