Kuormituksen vaikutus kromatografiseen erotukseen alikriittisellä vedellä

Teollisessa kromatografiassa kolonnia pyritään kuormittamaan mahdollisimman paljon, jotta saataisiin maksimoitua erotetun komponentin määrä aikayksikköä kohden. Tässä työssä kuormitusta tutkittiin nostamalla syöttöliuoksen, synteettisen melassin, näyteväkevyyttä 80-125 ºC:ssa. Eluenttina oli paineistettu kuumaa vesi ja hartsina vahva Na-muotoinen PS-DVB pohjainen vahva kationinvaihtohartsi. Lämpötilaa nostamalla piikit kapenivat ja tulivat symmetrisemmiksi, erotus nopeutui sekä suola erottui usein paremmin sokereista. Syöttöliuoksen kuiva-ainetta lisättiin asteittain 55 p-% saakka, jolloin ei vielä havaittu ongelmia erotuksessa. Lämpötilassa 125 ºC havaittiin erotuksen aikana kuormituksesta riippumatonta sakkaroosin invertoitumista. Vertailtaessa eri stationäärifaaseja havaittiin Na-muotoisen PS-DVB pohjaisen kationinvaihtohartsin erottavan yleensä sokereita, sokerialkoholeja, oligosakkarideja ja betaiinia lähes poikkeuksetta paremmin alhaisilla pitoisuuksilla kuin neutraalihartsi ja Na-muotoinen zeoliitti. Erottuminen ei yleensä parantunut lämpötilaa nostamalla, mutta piikit kapenivat ja erotus nopeutui. Monosakkaridien erotus huononi 125 ºC:ssa kationinvaihtohartsilla. Tutkittaessa terveysvaikutteisten ksylo-oligosakkaridien soveltuvuutta alikriittiseen erotukseen, niiden havaittiin huomattavasti hydrolysoituvan happamissa olosuhteissa koeputkessa 100 ºC:ssa kahdessa tunnissa. Näytteessä olevien epäpuhtauksien havaittiin katalysoineen hydrolyysiä. Hydrolysoituminen oli hitaampaa neutraaleissa olosuhteissa korotetussa lämpötilassa. Tästä voitiin tehdä johtopäätös, että alikriittiset olosuhteet eivät sovi ksylo-oligosakkaridien erotukseen.

Polymeeriadsorbenttien käyttö kromatografisessa erotuksessa

Polymeeriadsorbentteja valmistetaan silloittamalla styreeniä, akrylaattia tai fenoliformaldehydiä. Useimmiten ristisilloittajana toimii divinyylibentseeni. Polymeeriadsorbenteissa ei itsessään ole ioninvaihtoryhmiä, joten ne sopivat ionittomien ja heikosti ionisoitujen aineiden adsorptioon. Usein polymeeriadsorbentteja käytetään vaihtoehtona aktiivihiilelle eri sovelluksissa. Työn kirjallisuusosassa on katsaus polymeeriadsorbenttien sovelluksiin lähinnä elintarviketeollisuudessa. Lisäksi siinä selvitetään polymeeriadsorbenttien rakennetta ja synteesimenetelmiä. Kokeellisessa osassa tutkittiin valittujen styreeni- ja akrylaattipohjaisten polymeeriadsorbenttien soveltuvuutta kromatografisen erotuksen stationaarifaasiksi. Kromatografia-ajoissa käytettiin eluenttina vettä, jonka lämpötila oli pääasiassa joko 75 tai 125 °C. Jälkimmäisessä lämpötilassa vesi on paineistettua neste, jota kutsutaan myös alikriittiseksi vedeksi. Malliaineina oli eri sokereita, aminohappoja sekä bentsoehappoa ja bentsyylialkoholia. Kromatografisen soveltuvuuden lisäksi selvitettiin adsorbenttien termistä kestävyyttä ja rakennetta. Termisesti polymeeriadsorbentit kestivät hyvin lämpötiloja 125 °C:eseen saakka. Polymeeriadsorbenteilla, joilla on suuri ominaispinta-ala, on myös suuri adsorptiokapasiteetti. Styreenipohjaiset adsorbentit erottivat kaikkia tutkittuja malliaineita akrylaattipohjaisia paremmin. Jotkut adsorbentit eivät erottaneet mitään tutkituista yhdisteistä. Lämpötilan nostaminen kavensi piikkejä ja nopeutti malliaineiden retentoitumista, mutta ei parantanut erottumista.

Pohjavesihanke ja sen toteutus

Pohjavesihankkeen onnistunut toteutus vaatii tietoa useilta eri aloilta. Perustieto pohjavesistä, niiden muodostumisesta ja esiintymisestä, pohjavesiä koskevan lainsäädännön ja vedenottoon tarvittavien lupien tuntemus, pohjavesitutkimuksen eri vaiheiden hallitseminen ja tieto näiden vaiheiden kestoon, aikatauluun ja kustannuksiin vaikuttavista tekijöistä ovat kaikki onnistuneen hankkeen edellytyksiä. Tässä diplomityössä selvitetään pohjavesihankkeen eri vaiheet sekä niiden sisältö ja tarvittavat toimenpiteet vesihuoltolaitoksen kannalta.Työssä tarkastellaan yleisesti kunnallista vesihuoltoa Suomessa ja Suomen pohjavesioloja. Lisäksi tarkastellaan pohjavesiä koskevaa lainsäädäntöä sekä pohjavesialueiden kartoituksen ja luokituksen nykytilannetta. Työssä käsitellään esiintymäkohtaisen pohjavesitutkimuksen eri vaiheet menetelmineen. Pohjavesitutkimusten ja pohjavedenoton vaatimat luvat käydään läpi.Pohjavesihanke on jaettu osiin, joiden kestoa ja niihin vaikuttavia tekijöitä tarkastellaan. Lisäksi pohjavesihankkeesta on tehty esimerkkiaikataulu, jossa eri työvaiheiden vaatimat ajat esitetään suhteessa toisiinsa. Hankkeen kustannukset on jaettu henkilöstö-, materiaali- ja muihin kustannuksiin. Näiden rakenne eri työvaiheissa on selvitetty.Joensuun Veden Paavonlammen alueella Kiihtelysvaaran kunnassa tekemän esimerkkihankkeen avulla havainnollistetaan sitä, millä tavoin käyttöön otettavan pohjavesialueen ominaisuudet sekä käytettävissä oleva työvoima ja kalusto vaikuttavat kustannuksiin, aikatauluun ja eri tutkimusvaiheiden tarpeellisuuteen.Pohjavesihanketta aloitettaessa ja sen aikana on kiinnitettävä erityisesti huomiota avoimeen tiedottamiseen vaikutusalueen asukkaille ja maanomistajille. Keskeistä työn edetessä on ottaa huomioon se, että pohjavesihankkeen toteutus etenee vaiheittain aikaisempien tulosten perusteella.

Maalämpöpumpun mitoitusjärjestelmän kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehittää maalämpöpumppujärjestelmään kuuluvien komponenttien mitoitusta. Työ tehtiin Alufer Oy nimiselle yritykselle, joka on työskennellyt jo kolme vuotta maalämpöpumppujärjestelmän tuotekehityksen parissa. Maalämpöpumppujärjestelmä tullaan suunnittelemaan mahdollisimman suorituskykyiseksi ja joustavaksi. Suunnittelun lähtökohtana on, että lämmitysjärjestelmä on ns. matalalämpö-järjestelmä, joka käytännössä usein toteutetaan lattialämmityksenä. Ensimmäiseksi työssä on selvitetty mitä maalämpö on ja mitkä ovat yleisimmät maalämpöpumppujärjestelmän lämmönkeruuputkistojen asennustavat. Tällä hetkellä käytössä on joko vaakaan (maa, vesi) tai pystyyn asennettava lämmönkeruuputkisto (porakaivo). Seuraavaksi työssä on lähdetty selvittämään maalämpöpumppumarkkinoita Suomessa sekä selvitetty kolmen suurimman valmistajan Geopro Systemsin, Suomen Lämpöpumpputekniikan ja Ekowellin tuotteita sekä tekniikkaa. Työssä selvitetään myös muutamien Eurooppalaisten maiden markkinat. Mitoitusjärjestelmässä tarkastelu on aloitettu uudisrakennuksen lämmitystehon tarpeesta ja käyttöveden lämmityksen tarvitsemasta tehosta. Tarvittavan lämmitysenergian perusteella määriteltiin lämpöpumppujärjestelmään kuuluvat komponentit. Maalämpöpumppujärjestelmä koostuu seuraavista pääkomponenteista: höyrystin, kompressori, lauhdutin ja paisuntaventtiili. Höyrystimen tehon mitoituksessa on huomioitu lämmönkeruuputkistossa kulkevan nesteen aineominaisuudet, massavirta ja lämpötilaero höyrystimen nesteen ulostulon sekä sisään menon välillä. Kompressorin teho on määritetty valitun kylmäaineen (R407C) lg p-h piirroksesta tai määritetty teoreettisesti kompressorivalmistajien omista valintaohjelmista. Lauhduttimen teho on määritelty höyrystimen sekä kompressorin tehon summasta. Samalla määräytyy myös uudisrakennuksen lämmitystehontarve. Lopuksi työssä on käsitelty maalämpöpumppujärjestelmän kehitysmahdollisuuksia. Vaihtoehtoina on huomioitu tulistin, alijäähdytin ja varaaja, joilla voidaan huomattavasti parantaa maalämpöpumpun lämpökerrointa.

Selvityksiä reaktiokalorimetrin soveltuvuudesta hydrometallurgiaan

Tämän työn tavoitteena oli reaktiokalorimetrin käyttöönotto sekä sen käyttökelpoisuuden selvittäminen hydrometallurgisten sovellusten ja erityisesti sinkkisulfidin liuotuksen tutkimiseen. Työn kirjallisuusosassa on käsitelty yleisellä tasolla kalorimetrian ja reaktiokalorimetrian teoriaa, termodynamiikkaa sekä sinkkirikasteen liuotuksen kemiaa. Lisäksi työssä esitellään erilaisten kalorimetrien ja termoanalyyttisten mittauslaitteiden toimintaperiaatteita. Työn kokeellisessa osassa selvitettiin reaktiokalorimetrin mittaustulosten tarkkuutta vesi- kokeiden avulla. Laitteistolla määritettiin myös reaktiolämmöt sinkkisulfidin liukenemisreaktiolle sekä elohopeasuolan saostusreaktiolle. Lisäksi tutkittiin sekoitusnopeuden, lämpötilan ja kiintoainepitoisuuden vaikutusta mittaustuloksiin. Reaktiokalorimetrillä suoritettujen kokeiden perusteella havaittiin, että reaktiolämpöjen absoluuttisten arvojen määrittäminen laitteistolla on käytännössä vaikeaa. Koska reaktiokalorimetrillä pystytään määrittämään vain mittauksen aikana tapahtunut kokonaislämpömuutos, vaikuttavat mahdolliset faasimuutokset ja reaktorin lämpöhäviöt mittaustuloksiin. Näiden tekijöiden vaikutus on pyrittävä eliminoimaan tai niiden vaikutus on tunnettava tarkkaan, jos laitteella halutaan saada luotettavia reaktiolämpömittaustuloksia. Laitteiston mittaustarkkuus huononee huomattavasti, kun reaktorin lämpötila nousee yli 60 °C:een. Laitteistolla mitatut reaktiolämmöt poikkeavat huomattavasti vastaavista kirjallisuuden arvoista. Vedelle määritetyt ominaislämpökapasiteetit poikkeavat kirjallisuuden arvoista enintään 5 alle 90 °C:een lämpötilassa.

Puumassapesurin suotautumisolojen kartoitus ja simulointi

Työn tavoitteena oli tutkia sellumassan suotautumiseen liittyviä tekijöitä Ahlstrom Machineryn Drum Displacer™ -puumassapesurissa (DD-pesuri). Teoriaosassa tarkasteltiin aluksi suotautumisen teoriaa kuitu-vesi-suspensiossa, minkä jälkeen esiteltiin suotautumisnopeuteen vaikuttavia fysikaalisia ja kemiallisia vaikutusmekanismeja. Seuraavaksi kuvattiin massan pesun yleisiä perusteita sekä teoriaa puumassapesureissa. Lopuksi tarkasteltiin pesurien kytkeytymistä muuhun kuitulinjaan sekä prosessista johtuvia pesun toiminnan ulkoisia häiriötekijöitä. Kokeellisen osan aluksi tarkasteltiin paine- ja lämpötilamittauksien avulla massapesurissa vallitsevia prosessioloja. Mittaustulosten perusteella pumppausolot pesurin suodoslinjoissa ovat vaikeahkot ja häiriötilanteita voi esiintyä, mutta käytäntö on osoittanut tästä olevan vain harvoin haittaa prosessin toiminnalle. Pesureissa toteutuneet syrjäytysnopeudet laskettiin ja niitä verrattiin syrjäytystestien antamiin tuloksiin. Kuitulinjasta riippuen testin vastaavuus tehdasprosessiin vaihteli suuresti. Syrjäytystesteillä kokeiltiin myös tehdasprosesseissa usein esiintyvien muuttujien vaikutusta sellukakun syrjäytettävyyteen. Kakun paksuus ja syrjäytyslämpötila vaikuttivat syrjäytysnopeuteen Darcyn lain mukaisesti. Alipaineen massakakun alapuolella havaittiin huonontavan syrjäytysnopeutta verrattuna tilanteeseen, jossa kakun alla vallitsi ilmanpaine. Tämä havainto on selvästi ristiriidassa suotautumisen teorian kanssa. Massakakun muodostumis-pH osoittautui ratkaisevaksi lopulliselle syrjäytysnopeudelle, sillä alkalisissa oloissa muodostetun kuitukakun syrjäytysnopeus ei enää parantunut happamalla syrjäytysnesteellä. Happamissa oloissa muodostetun kakun syrjäytysnopeus oli alkalisista parempi, mutta se alkoi hitaasti alentua, kun syrjäytysneste vaihtui alkaliseen. Massan laimentaminen ennen syrjäytystä alkalisella tehdassuodoksella puhtaan veden sijasta alensi ligniinipitoisella massalla lopullista syrjäytysnopeutta. Shirato-Tillerin mallilla ja Jönssonin staattisella mallilla simuloitiin numeerisesti syrjäytystestiä kahdessa eri pH:ssa, ja simulointituloksia verrattiin vastaavissa oloissa tehtyihin syrjäytystesteihin. Shirato-Tillerin mallin antamien syrjäytysnopeuksien havaittiin olevan lähellä syrjäytystestien nopeuksia, kun Jönssonin mallin antamat tulokset jäivät huomattavasti testituloksia alemmiksi. Herkkyystarkastelussa havaittiin mallien olevan varsin herkkiä parametrien virheille. Hajonta vaadittavien kuituparametrien määrityksissä ja menetelmien työläys rajoittavat numeerisen simuloinnin käytettävyyttä, sillä kuituparametrien määrityksen vaatima työmäärä on ainakin toistaiseksi syrjäytystestiä suurempi. Lopuksi todettiin, että oikeiden syrjäytysolosuhteiden käyttö on ensiarvoisen tärkeää oikeiden tulosten saamiseksi sekä kokeellisessa että numeerisessa simuloinnissa. Nykyinen syrjäytystestilaitteisto on pienin muutoksin käyttökelpoinen, kun massan testaus prosessioloissa tulee rutiininomaiseksi.

Kalvoerotusprosessin esikäsittely

Työn tavoitteena oli tutkia kiertoveden puhdistamiseen käytetyn kalvosuodatuksen esikäsittelymenetelmien vaikutusta ultrasuodatukseen. Suodatettava vesi oli kierrätyskuitua käyttävän paperikoneen kiekkosuotimen kirkassuodosta. Koeajon loppuosassa käytettiin biokirkassuodosta. Paperitehtaassa oli suljettu vesikierto. Pilot-laitteistona käytettiin Metso PaperChemin OptiFilter CR550/40 ultrasuodatusyksikköä. Testatut kalvot olivat C30 kalvoja. Suodatuksissa seurattiin esikäsittelymenetelmien vaikutusta permeaatin määrään ja laatuun. Ultrasuodatus tehtiin sekä ilman esikäsittelyä että lamelliselkeytin esikäsittelynä. Esikäsittelykemikaalina käytettiin talkkia. Ultrasuodatuksissa havaittiin, että suodatuslämpötilalla oli suora vaikutus kapasiteettiin. Lämpötila vaikutti lineaarisesti kirkassuodoksen ja biokirkassuodoksen permeaattivuohon. Lämpötila nostettiin 55oC:een suodatuslämpötilasta 35 – 40oC. Korkeassa lämpötilassa kirkassuodos oli kapasiteetiltaan suurempi kuin biokirkassuodos. Konsentrointiajoista nähtiin, että ultrasuodatuksen syötön konsentraatioaste vaikutti kirkassuodoksen permeaattivuohon. Syötön konsentraatioastetta lisättäessä kapasiteetti laski. Konsentrointiajoja vertailtaessa havaitaan, että ilman esikäsittelyä vuo laski konsentroitaessa nopeammin kuin suodatuksissa, joissa käytettiin esikäsittelyä. Lamelliselkeyttimellä ja talkilla esikäsitelty suodatus laski kapasiteettia vähiten. Konsentraatioasteen nostaminen lisäsi konsentraatin kemiallista hapenkulutusta. Konsentraatin viskositeetti nousi konsentraatioastetta lisättäessä. Analyysitulosten perusteella saadaan ultrasuodatuskalvoille tyypilliset reduktiot. COD-reduktio oli 10 – 30 %, anionisuuden 40 – 70 % ja värin 80 – 90 %. Vuon kanssa korreloivat pH, uuteaine, ligniini, viskositeetti ja hemiselluloosat.

Paperinvalmistusprosessiin tulevien energia- ja vesivirtojen määrittäminen

Nykyaikaisessa massa- ja paperiteollisuudessa energiankulutus ja ympäristövaikutukset ovat esillä paperitehdashankkeen alusta lähtien. Tehtaat tarvitsevat suunnitteluvaiheessa energian- ja tuorevedenkulutuslukuja tuotantokustannusten arviointiin ja tehdasjärjestelmien mitoitukseen sekä ympäristölupien hakemiseen. Energiansäästäminen ja ympäristökuormituksen pienentäminen ovat kuitenkin usein toisilleen vastakkaisia tavoitteita: ympäristönsuojelu lisää energiankulutusta mm. päästöjenpuhdistuslaitteiden ja tuotantohyödykkeiden suuremman tehtaan sisäisen kierrätyksen mahdollistavien laitteiden energiankulutuksen takia. Laitetoimittaja pyrkii ilmoittamaan asiakkaalle sitovassa tarjouksessa kulutusarvot tarjouslaajuuden rajoissa mitoitustuotannolla tuotettua paperitonnia kohden. Oikein ja realistisesti määritetyt kulutusarvot ovat laitetoimittajan kilpailukykyä parantava tekijä. Tässä diplomityössä tarkastellaan perusteita paperinvalmistuslinjan tarjousvaiheessa tiedossaolevilla parametreilla tehtävää paperinvalmistuslinjan energian- ja vedenkulutusarvojen määrittämistä varten. Tarjousvaiheessa tiedetään asiakkaan tuotantotavoite sekä tuotettavan paperin laji ja laatu. Näiden tietojen perusteella tarjoussuunnittelussa valitaan koneen rakenne eli konsepti sekä mitoitusnopeus ja leveys, joilla pystytään täyttämään asiakkaan tuotantotavoitteet. Tässä diplomityössä on tarkasteltu sellaisia paperinvalmistusprosessissa kuluvia aine- ja energia-virtoja, joita tarvitaan lopputuotteen aikaansaamiseksi, mutta jotka eivät jää lopputuotteeseen. Näitä ovat vesi, sähkö, höyry, kaasu, paineilma sekä alipaineinen ilma. Tarkastelu on kohdistettu paperinvalmistusprosessiin tuleviin energia- ja vesivirtoihin. Prosessista poistuvat sekä prosessissa kiertävät energia- ja vesivirrat on huomioitu vain tulosuureiden laskemiseen vaikuttavilta osin. Työssä selvitetty paperikonelinjan stationäärin tuotantotilanteen keskimääräisiä energian- ja vedenkulutuksia ja tehoarvoja eri paperilajeilla ja laitetyypeillä. Diplomityön aikana on mahdollisuuksien mukaan käytetty hyväksi olemassa olevia mitoitus- ja simulointiohjelmia.

Hylky- ja vesijärjestelmän vaikutus kartongin tuotepuhtauteen

Kirjallisuusosassa käsitellään paperi- ja kartonkikoneiden eri vesijärjestelmiä, vedenkäytön vähentämistä ja sen vaikutusta prosessiin. Mikrobiologiaa, mikrobien aiheuttamia prosessiongelmia, mikrobien torjuntaa ja simulointia on myös käsitelty kirjallisuusosassa. Kokeellisessa osassa laadittiin Kartonkikone 1:n massa- ja vesijärjestelmän mikrobiologisen puhtauden simulointimalli Balas-prosessisimulointiohjelmalla. Kartongin mikrobiologinen puhtaus määritettiin kokonaispesäkelukuna. Kokeellinen osa sisälsi pilot-mittakaavan suodatinkoeajoja, joissa määritettiin tarvittavat erotusparametrit simulointimallille, selvitettiin Dynasand-hiekkasuodattimen soveltuvuus suihkuvesien puhdistukseen, Dynadisc-kiekkosuodattimen käyttökelpoisuus kiertoveden puhdistukseen kiertovesisuodattimena ja hiekkasuodattimien esisuodattimena sekä UV-reaktorin soveltuvuus suodatettujen vesien desifiointiin. Simulointimallilla tarkasteltiin eri prosessivaihtoehtojen vaikutus kartongin mikrobiologiseen puhtauteen. Suihkuvesien puhdistaminen hiekkasuodattimilla alentaa kokonaispesäkelukua vain vähän. Koneen ajettavuus paranee suihkuputkien roskaryöppyjen ja viiraosan limoittumisen vähenemisen takia. Kiertovesijärjestelmän pelkkä jakaminen hylkyprosessi- ja sakeudensäätövedeksi aiheuttaa kokonaispesäkeluvun kasvun prosessista poistettavien vesien puhdistumisen takia. Kokonaispesäkeluku minimoidaan poistamalla ylimääräinen vesi hylkysaostajan suodoksena. Suodatettua hylkysaostajan suodoksen ja viiraveden seosta käytetään sekä sakeudensäätö- että hylkyprosessivedeksi. Hylkymassalla on dominoiva vaikutus kokonaispesäkelukuun. Suurin vähennys kokonaispesäkeluvussa saadaan estämällä mikrobikasvu hylkymassassa. Tämä voidaan tehdä kuumentamalla hylkymassa 80 °C:n höyryllä. Suodatuskoeajojen perusteella Dynasand-hiekkasuodattimella voidaan puhdistaa pisaralämmönvaihtimelta saatavaa lämmintä suihkuvettä. Esisuodatettua kiertovettä voidaan puhdistaa Dynasand-hiekkasuodattimella viiran johtotelojen suihkuvedeksi. Dynadisc-kiekkosuodatinta voidaan käyttää hiekkasuodattimen esisuodattimena ja kiertovesisuodattimena. UV-säteily poistaa tehokkaasti mikrobeja suodatetuista vesistä.

Turbulenttisen putkivirtauksen numeerinen mallinnus.

Numeerisella mallinnuksella on tavoitteena täydentää ja korvata kokeellista tutkimusta. Tässä tutkimuksessa on mallinnettu CFX 4.1- ja CFX 4.2-ohjelmien avulla lämmönsiirtoa putken sisäpinnalla. Virtausaineena putkessa on käytetty vettä ja vesi-monopropyleeniglykoliliuosta. Tarkasteltujen virtaustapausten Reynoldsin luku vaihtelee 200 - 30000. Kun glykolipitoisuus on suuri ja liuoksen lämpötila on pieni virtaus on laminaarista ja tällöin lämmönsiirtymiskerroin on pieni. Lämmönsiirron tehostamiseksi putkeen on asennettu turbulaattorilanka. Työssä on selvitetty edellytyksiä mallintaa hydraulisesti sileässä putkessa tapahtuvaa virtausta. Reynoldsin luvun ollessa alle 2300 mallinnuksessa on käytetty laminaarimallia. Reynoldsin luvuilla 2300-30000, turbulenttisella alueella, on käytetty pienten Reynoldsin luvun k-ɛ-mallia. Malli vaatii toimiakseen tiheän laskentaverkon putken seinämän läheisyydessä. Tarkastellulla alueella virtauksen ja lämmönsiirron mallinnuksen tulokset ovat vastaavat kuin teorian perusteella lasketut ja kokeellisista mittauksista saatavat tulokset. Lämmönsiirron tehostamiseksi putkeen on asennettu turbulaattorilanka. Tässä työssä on numeerisin menetelmin (pienten Reynoldsin luvun k-ɛ-malli ja k-ɛ-malli) suoritettu laskentaa yhdellä turbulaattorilankarakenteella. Laskennan vertailuaineistona on käytetty aikaisemmasta kokeellisesta tutkimuksesta saatua mittausdataa. Kokeellisessa tutkimuksessa turbulaattorirakenteena on käytetty putken seinämällä kiertyvää turbulaattorilankaa. Todellinen kolmiulotteinen geometria osoittautui vaikeaksi mallintaa. Toimivaa mallia ei ollut mahdollista toteuttaa aikataulun puitteissa ja mallin laskentakapasiteetin tarve kasvoi liian suureksi. Lankarakenne yksinkertaistettiin tasavälein toistuvaksi riparakenteeksi, joka on helpompi mallintaa aksisymmetriaa käyttäen kaksiulotteisena. Mallin tuloksista painehäviö asettuu kirjallisuudesta saatavan vertailuaineiston kanssa samalle tasolle, mutta lämmönsiirtymiskerroin on vertailuaineistoa huomattavasti suurempi.

Koska meillä on koski : Imatrankosken matkailullinen hyödyntäminen ja vedenpalautus Imatrankoskeen

Suomessa on 27 kansallismaisemaa, joista yksi on itseoikeutetusti Imatrankoski. Kosken ja sen ympäristön asema yhteiskunnassa on ristiriitainen. Kansallismaisemat valittiin Ympäristöministeriön toimesta Suomen itsenäisyyden 75-vuotisjuhlan kunniaksi ja ne perustuivat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta Sakari Topeliuksen kuvateokseen Finland framstäldt i teckningar sekä Maamme-kirjaan. Imatrankoski on yksi topeliaanisista maisemista, mutta se on ehtinyt muuttua radikaalisti viimeisen sadan vuoden aikana. Koski on padottu ja sen myötä Imatran maisema on muuttunut luonnonmaisemasta ihmisen muokkaamaksi teolliseksi maisemaksi. Imatrankoski ei ole enää vapaana ryöppyävä vesiputous, vaan tyhjä jokiuoma, joka on menettänyt tärkeimmän elementtinsä, veden. Tässä raportissa pohditaan, olisiko mahdollista palauttaa vesi takaisin Imatrankoskeen. Jos tällainen päätös syntyisi, mikä vaikutus sillä olisi Imatran kaupunkiin, sen asukkaisiin sekä kaupungin matkailuelinkeinoon? Pikaisesti ajateltuna vedenpalautus Imatrankoskeen kuulostaa utopistiselta idealta. Modernit teolliset yhteiskunnat eivät yleensä edes harkitse rakennettujen koskien palauttamista luonnontilaan, koska päästötöntä sähköenergiaa tarvitaan koko ajan lisää. Tässä raportissa tullaan kuitenkin siihen lopputulokseen, että vedenpalautus Imatrankoskeen on mahdollinen pitkällä aikavälillä. Tulevaisuudessa energiantuotantotavat kehittyvät ja informaatioyhteiskunnassa elävät ihmiset arvostavat aitoja kulttuuri- ja luontokohteita. Suomessa on useita arvokkaita koskimaisemia, jotka on kahlehdittu 1900-luvulla sähköntuotannon tarpeisiin. Suurella todennäköisyydellä monet näistä koskista tullaan palauttamaan alkuperäiseen tilaansa, niin myös Imatrankoski. Koska kyseessä on pitkän aikavälin prosessi, lähivuosina vesi palaa Imatrankoskeen vanhaan tapaan koskinäytösten aikaan. Tästä johtuen raportissa käsitellään varsinaisen vedenpalautuksen lisäksi muita Imatrankosken alueen matkailuun ja viihtyvyyteen liittyviä kysymyksiä. Pohditaan, tuoko Imatrankoski vielä matkailijoita Imatralle ja mikä merkitys Imatrankoskella on Imatran matkailulle ja kaupungin matkailutulolle. Tarkastelu ei rajoitu pelkästään taloudellisiin laskelmiin, sillä kokemukset osoittivat, että kulttuurimatkailu¬kohde on ennen kaikkea kaupungin imago- ja vetovoimatekijä. Imatrankosken matkailun kehittämiseen ei välttämättä tarvita suuria pääomia. Merkittävä muutos voidaan saada aikaan innovatiivisilla ratkaisuilla. Imatrankosken kansallismaisemaa voidaan kehittää parhaiten pienin, mutta konkreettisin toimenpitein. Imatrankosken suurin arvo on kosken ja sitä ympäröivän kansallismaiseman oma historia. Siihen pohjautuvia matkailutuotteita on helppo kehittää uskottavasti ja edullisesti. Prosessi edellyttää kuitenkin kokonaisvaltaista ajattelua ja suunnittelua. Maisemaa, puistoja ja rakennuksia on kunnostettava ja hoidettava niiden arvon mukaisesti. Samoin alueen markkinointia on tehostettava, jotta matkailijat olisivat tietoisia Imatrankoskella tehdyistä uudistuksista, ja paikka itsessään olisi helposti saavutettavissa. Raportin keskeinen viesti on, että Imatrakosken kehittäminen vaatii monien eri toimijoiden yhteistyötä. Erityisen tärkeää on luoda ilmapiiri ja toimintaympäristö, johon voivat sitoutua koskivoimaa hyödyntävä Fortum Oyj, Imatran kaupunki sekä alueella toimivat yrittäjät. Ympäristökysymykset synnyttävät usein tilanteen, jossa ovat vastakkain liiketaloudellisin perustein toimivat yritykset ja luonnonarvoja kunnioittavat kansalaiset ja yhteisöt. Tässä raportissa on haettu ja myös löydetty innovatiivisia malleja, jotka hyödyttävät kaikkia Imatrankosken toimijoita. Arvokas kansallismaisema on osa imatralaisten identiteettiä ja alueen matkailun ehkä vahvin yksittäinen markkinointikohde. Sama kansallismaisema voi kuitenkin tarjota ennalta arvaamattoman imagoedun globaalille energiayhtiölle, jonka arvoihin kuuluvat luovuus ja innovatiivisuus, korkeat eettiset tavoitteet ja yhteistyön henki. Tämä selvityshankkeen on rahoittanut Etelä-Karjalan Aluekeskusohjelma. Raportin on laatinut FM Virpi Kaisto. Hankkeen ohjausryhmään ovat kuuluneet professori Karl-Erik Michelsen Etelä-Karjala-instituutista, markkinointipäällikkö Rauni Aineslahti Imatran Seudun Kehitysyhtiö Oy:n Matkailupalveluista sekä laboratorioinsinööri Simo Hammo Lappeenrannan teknillisen yliopiston Energia- ja ympäristötekniikan osastolta. Hankkeen toteuttamista on valvonut suunnittelu¬arkkitehti Tuula Taskula Etelä-Karjalan liitosta.

Mittausjärjestelmän kehittäminen massansyöttöön

Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää menetelmä mitata keskisakeuksisen sellumassan virtausta; suuntaa ja suuruutta, vapaassa tilassa ja kehittää koelaite, jolla sellupesurin massansyöttötapahtumaa voidaan tutkia sekä rakenteellisesta että prosessinäkökulmasta. Virtausmittausmenetelmän kehityksessä arvioitiin ensin erilaisten perusmittausmenetelmien soveltuvuutta keskisakeuksisen sellumassan virtausmittaukseen. Valitun menetelmän, vastusvenymäliuskamittauksen, kehityksessä ideoitiin sekä anturin mittoja ja geometriaa että virtauskappaleiden geometriaa. Lopullisella anturikonstruktiolla suoritettiin virtausmittauskokeita erilaisilla virtauskappaleilla putkivirtauksessa. Virtausaineena oli vesi sekä sellumassa eri sakeuksissa. Tulosten analysoinnin perusteella suoritettiin valitulla virtauskappaleella alustava koeajo prosessilaitteessa. Koelaitteen kehityksessä määritettiin ensin laitteelle tutkimukselliset tavoitteet. Erilaisia tutkimusmenetelmien arvioinnin perustella valittiin koelaitteeseen sopivat menetelmät. Tutkimuksellisten tavoitteiden ja sovellettavien menetelmien perusteella mitoitettiin ja suunniteltiin koelaite.

V. A. Koskenniemen kokoelma

Kirjallisuuden professori V. A. Koskenniemen (1885-1962) kirjakokoelma säilytetään erillisenä kokoelmana Turun yliopiston pääkirjaston Koskenniemi-huoneessa. Kokoelmaan kuuluu n. 2800 nidettä, suurin osa kaunokirjallisuutta, erityisesti suomalainen lyriikka, kirjallisuudentutkimusta ja estetiikka. Kokoelmassa on runsaasti omistuskirjoituksia V. A. Koskenniemelle. Kokoelmassa on myös 10 kpl. V. A. Koskenniemen omaa käsikirjoitusta sidottuina. (käsikirjoitusliuskat sidottu kirjoiksi): Elegioja ynnä muita runoja. Teoksen käsikirjoitus. 120 s., Ilm. Kootut teokset I. Porvoo 1955, s. 145-243; Hannu. Erään nuoruuden runoelma. Teoksen käsikirjoitus. 73 s., ilm. WSOY, Porvoo 1913; Hiilivalkea. Teoksen käsikirjoitus. 57 s., Ilm. Kootut teokset I. Porvoo 1955, s. 93-144; Kevätilta Quartier Latinissa. Parisin muistelmia. Teoksen käsikirjoitus. 210 s., Ilm. Kootut teokset V. Porvoo 1955, s. 5-51; Konsuli Brennerin jälkikesä. Romaani. Teoksen käsikirjoitus. 259 s., Ilm. Kootut teokset IV. Porvoo 1955, s. 5-161; Lyyra ja paimenhuilu. Runosuomennoksia. Teoksen käsikirjoitus. 109 s., Ilm. Kootut teokset II. Porvoo 1955, s. 303-362; Nuori Anssi. Teoksen käsikirjoitus. 28 s., Ilm. nimellä Nuori Anssi Porvoo 1918 ja Kootut teokset II. Porvoo 1955, s. 283-301; Runon kaupunkeja ynnä muita kirjoitelmia. Teoksen käsikirjoitus. 330 s., Ilm. Kootut teokset V Porvoo 1955, s. 53-155; Sydän ja kuolema. Elegioja, lauluja ja epitaafeja. Teoksen käsikirjoitus. 105 s., Ilm. Kootut teokset I. Porvoo 1955, s. 203-243; Uusia runoja. Teoksen käsikirjoitus. 146 s., Ilm. Kootut teokset I, Porvoo 1955, s. 245-309. Kokoelma on osittain luetteloimaton, melkein 1300 nidettä löytyy Volter-tietokannasta.

Tuotekustannusmallin kehittäminen talotekniikkaelementtitehtaassa

Työn tavoitteena on talotekniikkaelementtitehtaan tuotekustannusmallin kehittäminen. Yritys tarvitsee tuotekohtaista kustannustietoa erityisesti varaston arvon määrittämiseen ja kustannusperusteiseen hinnoitteluun. Tuotekustannusmallin kehittäminen edellyttää nykyisen tuotekustannusmallin sisältämien virheiden ja puutteiden korjaamista. Työssä käydään läpi kaikki tuotekustannusmalliin tehdyt muutokset tuotantovaihekohtaisesti. Uusi tuotekustannusmalli perustuu lähinnä lisäys- ja standardikustannuslaskentaan. Malli laskee tuote- ja tilauskohtaisen minimiomakustannusarvon. Uusi tuotekustannusmalli kohdistaa tuotteille aiheuttamisperiaatteen mukaisesti monia sellaisia kustannuksia, jotka aikaisemmin on jätetty kokonaan kohdistamatta. Eristettyjen ilmanvaihtokanavien sekä vesi- ja lämpöjohtojen kustannusten havaittiin olevan aiemmin luultua matalammat. Elementtien runkojen kustannukset puolestaan nousivat uudessa mallissa. Työn aikana laadittiin myös taulukkolaskentasovellus, jonka avulla voidaan laskea tilaukseen sisältyvien elementtien hankintameno ja kustannusperusteinen hinta.