Gas-liquid mass transfer in bubbly flow: Estimation of mass transfer, bubble size and reactor performance in various applications

Gas-liquid mass transfer is an important issue in the design and operation of many chemical unit operations. Despite its importance, the evaluation of gas-liquid mass transfer is not straightforward due to the complex nature of the phenomena involved. In this thesis gas-liquid mass transfer was evaluated in three different gas-liquid reactors in a traditional way by measuring the volumetric mass transfer coefficient (kLa). The studied reactors were a bubble column with a T-junction two-phase nozzle for gas dispersion, an industrial scale bubble column reactor for the oxidation of tetrahydroanthrahydroquinone and a concurrent downflow structured bed.The main drawback of this approach is that the obtained correlations give only the average volumetric mass transfer coefficient, which is dependent on average conditions. Moreover, the obtained correlations are valid only for the studied geometry and for the chemical system used in the measurements. In principle, a more fundamental approach is to estimate the interfacial area available for mass transfer from bubble size distributions obtained by solution of population balance equations. This approach has been used in this thesis by developing a population balance model for a bubble column together with phenomenological models for bubble breakage and coalescence. The parameters of the bubble breakage rate and coalescence rate models were estimated by comparing the measured and calculated bubble sizes. The coalescence models always have at least one experimental parameter. This is because the bubble coalescence depends on liquid composition in a way which is difficult to evaluate using known physical properties. The coalescence properties of some model solutions were evaluated by measuring the time that a bubble rests at the free liquid-gas interface before coalescing (the so-calledpersistence time or rest time). The measured persistence times range from 10 msup to 15 s depending on the solution. The coalescence was never found to be instantaneous. The bubble oscillates up and down at the interface at least a coupleof times before coalescence takes place. The measured persistence times were compared to coalescence times obtained by parameter fitting using measured bubble size distributions in a bubble column and a bubble column population balance model. For short persistence times, the persistence and coalescence times are in good agreement. For longer persistence times, however, the persistence times are at least an order of magnitude longer than the corresponding coalescence times from parameter fitting. This discrepancy may be attributed to the uncertainties concerning the estimation of energy dissipation rates, collision rates and mechanisms and contact times of the bubbles.

Performance of an ultrasonic ranging sensor in apple tree canopies

Electronic canopy characterization is an important issue in tree crop management. Ultrasonic and optical sensors are the most used for this purpose. The objective of this work was to assess the performance of an ultrasonic sensor under laboratory and field conditions in order to provide reliable estimations of distance measurements to apple tree canopies. To this purpose, a methodology has been designed to analyze sensor performance in relation to foliage ranging and to interferences with adjacent sensors when working simultaneously. Results show that the average error in distance measurement using the ultrasonic sensor in laboratory conditions is ±0.53 cm. However, the increase of variability in field conditions reduces the accuracy of this kind of sensors when estimating distances to canopies. The average error in such situations is ±5.11 cm. When analyzing interferences of adjacent sensors 30 cm apart, the average error is ±17.46 cm. When sensors are separated 60 cm, the average error is ±9.29 cm. The ultrasonic sensor tested has been proven to be suitable to estimate distances to the canopy in field conditions when sensors are 60 cm apart or more and could, therefore, be used in a system to estimate structural canopy parameters in precision horticulture.

Effect of water velocity on the uptake of polychlorinatedd biphenyls (PCBs) by silicone rubber (SR) and low-density polyethylene (LDPE) passive samplers: an assessment of the efficiency of performance reference compounds (PRCs) in river-like flow conditions

One aim of this study is to determine the impact of water velocity on the uptake of indicator polychlorinated biphenyls (iPCBs) by silicone rubber (SR) and low-density polyethylene (LDPE) passive samplers. A second aim is to assess the efficiency of performance reference compounds (PRCs) to correct for the impact of water velocity. SR and LDPE samplers were spiked with 11 or 12 PRCs and exposed for 6 weeks to four different velocities (in the range of 1.6 to 37.7 cm s−1) in river-like flow conditions using a channel system supplied with river water. A relationship between velocity and the uptakewas found for each iPCB and enables to determine expected changes in the uptake due to velocity variations. For both samplers, velocity increases from 2 to 10 cm s−1, 30 cm s−1 (interpolated data) and 100 cm s−1 (extrapolated data) lead to increases of the uptake which do not exceed a factor of 2, 3 and 4.5, respectively. Results also showed that the influence of velocity decreased with increasing the octanol-water coefficient partition (log Kow) of iPCBs when SR is used whereas the opposite effect was observed for LDPE. Time-weighted average (TWA) concentrations of iPCBs in water were calculated from iPCB uptake and PRC release. These calculations were performed using either a single PRC or all the PRCs. The efficiency of PRCs to correct the impact of velocity was assessed by comparing the TWA concentrations obtained at the four tested velocities. For SR, a good agreement was found among the four TWA concentrations with both methods (average RSD b 10%). Also for LDPE, PRCs offered a good correction of the impact of water velocity (average RSD of about 10 to 20%). These results contribute to the process of acceptance of passive sampling in routine regulatory monitoring programs.

The Impact of Catechol-O-Methyltransferase and Dopamine D4 Receptor Genotypes on Neurophysiological Markers of Performance Monitoring

Dynamic adaptations of one"s behavior by means of performance monitoring are a central function of the human executive system, that underlies considerable interindividual variation. Converging evidence from electrophysiological and neuroimaging studies in both animals and humans hints atthe importance ofthe dopaminergic system forthe regulation of performance monitoring. Here, we studied the impact of two polymorphisms affecting dopaminergic functioning in the prefrontal cortex [catechol-O-methyltransferase (COMT) Val108/158Met and dopamine D4 receptor (DRD4) single-nucleotide polymorphism (SNP)-521] on neurophysiological correlates of performance monitoring. We applied a modified version of a standard flanker task with an embedded stop-signal task to tap into the different functions involved, particularly error monitoring, conflict detection and inhibitory processes. Participants homozygous for the DRD4 T allele produced an increased error-related negativity after both choice errors and failed inhibitions compared with C-homozygotes. This was associated with pronounced compensatory behavior reflected in higher post-error slowing. No group differences were seen in the incompatibility N2, suggesting distinct effects of the DRD4 polymorphism on error monitoring processes. Additionally, participants homozygous for the COMTVal allele, with a thereby diminished prefrontal dopaminergic level, revealed increased prefrontal processing related to inhibitory functions, reflected in the enhanced stop-signal-related components N2 and P3a. The results extend previous findings from mainly behavioral and neuroimaging data on the relationship between dopaminergic genes and executive functions and present possible underlying mechanisms for the previously suggested association between these dopaminergic polymorphisms and psychiatric disorders as schizophrenia or attention deficit hyperactivity disorder.

Performance Measurement as Part of Management

To achieve success in a constantly changing environment and with ever-increasing competition, companies must develop their operations continuously. To do this, they must have a clear vision of what they want to be in the future. This vision can be attained through careful planning and strategising. One method of transforming a strategy and vision into an everyday tool used by employees is the use of a balanced performance measurement system. The importance of performance measurement in the implementation of companies' visions and strategies has grown substantially in the last ten years. Measures are derived from the company's critical success factors and from many different perspectives. There are three time dimensions: past, present and future. Many such performance measurement systems have been created since the 1990s. This is a case study whose main objective is to provide a recommendation for how the case company could make use of performance measurement to support strategic management. To answer this question, the study uses literature-based research and empirical research at the case company's premises. The theoretical part of the study consists of two sections: introducing the Balanced Scorecard and discussing how it supports strategic management and change management. The empirical part of this study determines the company's present performance measurement situation through interviews in the company. The study resulted in a recommendation to the company to start developing the Balanced Scorecard system. By setting up this kind process, the company would be able to change its focus more towards the future, beginning to implement a more process-based organisation and getting its employees to work together towards common goals.

Managing material flows and improving performance in a component supplier’s internal supply chain

Tämä diplomityö tehtiin osana Componenta Cast Componentsin kolmivuotista toimitusketjujen kehitysprojektia. Työn tavoitteena oli kuvata tyypillinen yrityksen sisäinen toimitusketjuprosessi ja tehdä alustava suorituskykyanalyysi valimon ja konepajan väliseen logistiseen prosessiin liittyen. Tarkoituksena oli myös löytää kehityskohteita materiaali- ja tietovirtojen hallinnassa näiden tuotantoyksiköiden välillä. Logistiikkaan, toimitusketjujen hallintaan ja toimitusketjun suorituskyvyn mittaamiseen liittyvän kirjallisuustutkimuksen sekä käytännön perusteella valittiin sopivat analyysimenetelmät. Näitä menetelmiä hyödynnettiin tilaustoimitus – prosessin kuvaamisessa sekä suorituskyvyn analysoinnissa yrityksen sisäisessä toimitusketjussa. Luonnollisena jatkona kehitettiin ja pantiin käytäntöön toimitusketjua synkronoiva imutyyppinen tuotannon- ja materiaalinohjausmenetelmä. Diplomityöprojektin aikana kehitettiin myös apuvälineet käyttöönotetun menetelmän asianmukaista hyödyntämistä varten. Diplomityöprojektissa otettiin ensimmäiset askeleet kohti integroitua sisäistä toimitusketjua. Uuden tuotannon- ja materiaalinohjausmenetelmän standardisointi muihin menetelmiin yhdistettynä, sekä toimitusketjun avainmittarien jatkokehitys on jo alkanut. Läpimenoaikoja lyhentämällä ja synkronoidun, läpinäkyvän kysyntä-tarjontaketjun avulla integroitumisen astetta voidaan nostaa edelleen. Poikkiorganisatorinen kehitys ja johtaminen toimitusketjussa on avainedellytys menestykseen.

Évaluation d'une structure gériatrique entre l'ambulatoire et l'hospitalier [Geriatric institutions, between ambulatory and hospital care: patients' description and performance assessment].

Introduction : Décrire les patients d'une structure gériatrique offrant des hospitalisations de courte durée, dans un contexte ambulatoire, pour des situations gériatriques courantes dans le canton de Genève (Suisse). Mesurer les performances de cette structure en termes de qualité des soins et de coûts. Méthodes : Des données relatives au profil des 100 premiers patients ont été collectées (huit mois), ainsi qu'aux prestations, aux ressources et aux effets (réadmissions, décès, satisfaction, complications) de manière à mesurer différents indicateurs de qualité et de coûts. Les valeurs observées ont été systématiquement comparées aux valeurs attendues, calculées à partir du profil des patients. Résultats : Des critères d'admission ont été fixés pour exclure les situations dans lesquelles d'autres structures offrent des soins mieux adaptés. La spécificité de cette structure intermédiaire a été d'assurer une continuité des soins et d'organiser d'emblée le retour à domicile par des prestations de liaison ambulatoire. La faible occurrence des réadmissions potentiellement évitables, une bonne satisfaction des patients, l'absence de décès prématurés et le faible nombre de complications suggèrent que les soins médicaux et infirmiers ont été délivrés avec une bonne qualité. Le coût s'est révélé nettement plus économique que des séjours hospitaliers après ajustement pour la lourdeur des cas. Conclusion : L'expérience-pilote a démontré la faisabilité et l'utilité d'une unité d'hébergement et d'hospitalisation de court séjour en toute sécurité. Le suivi du patient par le médecin traitant assure une continuité des soins et évite la perte d'information lors des transitions ainsi que les examens non pertinents. INTRODUCTION: To describe patients admitted to a geriatric institution, providing short-term hospitalizations in the context of ambulatory care in the canton of Geneva. To measure the performances of this structure in terms of quality ofcare and costs. METHOD: Data related to the clinical,functioning and participation profiles of the first 100 patients were collected. Data related to effects (readmission, deaths, satisfaction, complications), services and resources were also documented over an 8-month period to measure various quality and costindicators. Observed values were systematically compared to expected values, adjusted for case mix. RESULTS: Explicit criteria were proposed to focus on the suitable patients, excluding situations in which other structures were considered to be more appropriate. The specificity of this intermediate structure was to immediately organize, upon discharge, outpatient services at home. The low rate of potentially avoidable readmissions, the high patient satisfaction scores, the absence of premature death and the low number of iatrogenic complications suggest that medical and nursing care delivered reflect a good quality of services. The cost was significantly lower than expected, after adjusting for case mix. CONCLUSION: The pilot experience showed that a short-stay hospitalization unit was feasible with acceptable security conditions. The attending physician's knowledge of the patients allowed this system tofocus on essential issues without proposing inappropriate services.

Performance Tuning of Fenix Logistic Systems

Työn tavoitteena oli selvittää Stora Enso Oyj:llä käytössä olevan Fenix myynnin- ja logistiikanhallintajärjestelmän logistiikkapalveluiden suorituskyky, tuottaa asiakasohjelmisto suorituskykymittauksista muodostuneen tiedon hallintaan sekä tuottaa toteuttamissuunnitelma suorituskyvyn parantamiseksi. Suorituskyky mitattiin käyttämällä TUXEDOn tarjoamia ominaisuuksia. Suorituskykymittausten tuloksien arviointia varten rakennettiin asiakasohjelmisto, jolla pystyttiin tuottamaan tarvittavat yhteenvetotiedot palveluiden kestoista ja rakenteista. Valmiita ratkaisuja ei ollut tarjolla, joten kaikki tarvittavat ohjelmistot on rakennettu osana tätä työtä. Kaikki komponenttiliittymät toteutettiin siten, että myös muitakin kuin logistiikkaan liittyviä palveluita voidaan tarvittaessa mitata. Mittausten tuloksena saatuja keskimääräisiä suoritusaikoja käytettiin hyväksi toteuttamissuunnitelmaa tehdessä. Toteutussuunnitelma sisältää useiden logistiikka-alueiden kehittämisideoita, joilla Fenixin logistiikkapalveluiden suorituskykyä voidaan tehostaa., ja nykyinen järjestelmän toimintanopeus pystytään säilyttämään tulevaisuudessa. Toteuttamissuunnitelmassa esitettyjä toimenpiteitä tullaan toteuttamaan TietoEnator Oyj:ssä vuoden 2003 aikana.

Reusable Bluetooth Networking Component for Symbian Operating System

Tässä diplomityössä käsitellään eri näkökulmia ohjelmistojen uudelleenkäyttöön sekä esitellään perustiedot langattomiin laitteisiin käytettävästä Symbian-käyttöjärjestelmästä ja langattomasta Bluetooth-teknologiasta. Työn käytännön osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin uudelleenkäytettävä Bluetooth-ohjelmistokomponentti Symbiankäyttöjärjestelmälle. Ohjelmistojen uudelleenkäytön edut ovat erittäin selkeitä. Uudelleenkäytettävät ohjelmistokomponentit parantavat ohjelmiston laatua ja suorituskykyä. Ohjelmistotuotteiden tuotekehityssykliä voidaan lyhentää merkittävästi ja kehitystyön kokonaiskustannuksia voidaan alentaa tehokkaalla uudelleenkäyttöohjelmalla. Kuitenkin uudelleenkäytöllä on myös esteitä, esimerkkeinä näistä ovat mm. resurssien puute, koulutus sekä uudelleenkäytön vastaiset asenteet. Bluetooth-teknologia on kypsynyt viimeisen kahden vuoden aikana, kun markkinoille on tullut yhä enemmän Bluetooth-laitteita ja niitä käyttäviä sovelluksia. Kehitetty komponentti tarjoaa perustoiminnallisuudet Bluetooth-yhteyksien muodostamiselle ja datan siirtämiselle laitteiden välillä.

Protocol Specific Embedded Operating System

Sulautettujen järjestelmien määrä kuten niiden sisältämä älykkyyskin ovat viime vuosina kasvaneet merkittävästi. Sulautettujen ohjelmistojen yleistymistä ja monipuolistumista on edesauttanut sulautettujen laitteistojen prosessointitehon merkittävä kehittyminen, jonka myötä entistä vaativampien ohjelmistojen totetuttaminen sulautetusti on mahdollistunut. Seuraavana sulautettujen järjestelmien kehitysaskeleena on nähtävissä järjestelmien kommunikointikyvyn paraneminen ja siten uusien ja uudentyyppisten sulautettujen ratkaisujen toteuttaminen. VTT on päättänyt tutkia sulautettujen järjestelmien kommunikointia ja kehittää sulautettun protokolla-alustan. Tutkimuksen perusta on CVOPS protokollajärjestelmä, jota jatkokehittämällä pyritään toteuttamaan sulautettu protokollajärjestelmä, µCVOPS. Tässä diplomityössä esitetään kommunikaation sulautetulle järjestelmälle asettamia vaatimuksia, järjestelmän suunnittelu ja prototyypitys sulautetulla laitteistolla. Prototyypitykseen on käytetty sulautettua DragonBall mikrokontrolleria jonka käyttöjärjestelmänä käytettiin sulautettua Linux:a. Tälle alustalle on tehty CVOPS:sta modifioitu versio, jolla µCVOPS:ia pystytään simuloimaan.

Assessing e-procurement System for Improving the Purchasing Operations

Diplomityön tavoitteena oli luoda suunnitelma elektronisen hankintatoimen aloittamiseksi, analysoimalla nykyisiä ostoprosesseja ja konsernin laajuista elektronista hankintajärjestelmää. Työ pohjautuu yritysten väliseen elektroniseen kauppaan, elektroniseen hankintatoimeen ja systeemisuunnitteluun liittyvään kirjallisuuteen. Työssä tehdyn suunnitelman tarkoituksena on auttaa Siemens Oy:tä siirtymään uuteen elektroniseen ostotoimintaan. Elektroniselle ostotoiminnalle suunniteltiin tavoitteet ja näitä vastaavat vaatimukset. Elektronisen hankintajärjestelmän analysointi perustuu kirjallisuudessa esitettyihin järjestelmän elinkaari-mallin vaiheisiin. Analysoinnin tarkoituksena oli saada selville järjestelmän soveltuvuus Siemens Oy: n liiketoimintaympäristöön, prosesseihin ja vaatimuksiin. Elektronisen hankintatoiminnan etuja ovat liiketoiminta prosessien johtamisen parantuminen, kustannusten väheneminen sekä taloudellisen suorituskyvyn lisääntyminen. Elektronisen hankintatoiminnan aloittaminen vaatii kuitenkin huolellista suunnittelua. Työssä tehdyt suunnitelmat ja analysoinnit auttavat arvioidessa järjestelmän sopivuutta Siemens Oy: n vaatimuksiin. Oikean ja toimivan järjestelmän valinta ei kuitenkaan takaa elektronisesta hankintatoiminnasta hyötymistä. Tärkeimpiä jatkotoimenpiteitä onkin suorittaa kustannus/hyöty analyysi ja arvioida toimittajien halukkuutta ja kykyjä osallistua markkinapaikkaan.

Implementation of counter testing in Nokia Automation System

In this study the performance measurement, a part of the research and development of the RNC, was improved by implementing counter testing to the Nokia Automation System. The automation of counter testing is a feature the customer ordered, because performing counter testing manually is rather complex. The objective was to implement an automated counter testing system, which once configured correctly, would manage to run the testing and perform the analysis. The requirements for the counter testing were first studied. It was investigated if the auto-mation of the feature was feasible in the meetings with the customer. The basic functionality required for the automation was also drawn. The technologies used in the architecture of the Nokia Automation System were studied. Based on the results of the study, a new technology, wxWidgets, was introduced. The new technology was necessary to facilitate the implementing of the required feature. Finally the implementation of the counter testing was defined and implemented. The result of this study was the automation of the counter testing method developed as a new feature for the Nokia Automation System. The feature meets the specifications and requirements set by the customer. The performing of the counter testing feature is totally automated. Only configuration of the test cases is done by the user. The customer has presented new requests to further develop the feature and there are plans by the Nokia Automation System developers to implement those in the near future. The study describes the implementation of the counter testing feature introduced. The results of the study give guidelines for further developing the feature.

Developing supply chain performance measurement metrics, case Halton Oy

Tämä tutkimus pyrkii selvittämään, miten toimitusketjun suorituskykyä voidaan mitata kohdeyrityksessä. Supply Chain Council (SCC) on vuonna 1996 kehittänyt Supply Chain Operations Reference (SCOR) – mallin, joka mahdollistaa myös suorituskyvyn mittaamisen. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on soveltaa SCOR-mallin suorituskyvyn mittausmallia kohdeyrityksessä. Työ on kvalitatiivinen tapaustutkimus. Työn teoriaosassa on pääasiallisesti käsitelty toimitusketjua ja suorituskyvyn mittaamista koskevaa kirjallisuutta. Mittausjärjestelmän luominen alkaa kohdeyrityksen esittelyllä. SCOR – mallin mittarit on kohdeyrityksessä rakennettu SCC:n ehdotusten mukaisesti, jotta mittareiden tulokset olisivat käyttökelpoisia myös benchmarkkausta varten. Malli sisältää 10 SCOR – mittaria, sekä muutamia muita Haltonin omia mittareita. Lopputuloksena voidaan nähdä, että SCOR – malli antaa hyvän yleiskuvan toimitusketjun suorituskyvystä, mutta kohdeyrityksessä on silti tarvetta kehittää edelleen informatiivisempia mittareita, jotka antaisivat yksityiskohtaisempaa tietoa kohdeyrityksen johdolle.

Impact of quality improvement tools on the performance of firms using different quality management systems

This study compares the impact of quality management tools on the performance of organisations utilising the ISO 9001:2000 standard as a basis for a quality-management system band those utilising the EFQM model for this purpose. A survey is conducted among 107 experienced and independent quality-management assessors. The study finds that organisations with qualitymanagement systems based on the ISO 9001:2000 standard tend to use general-purpose qualitative tools, and that these do have a relatively positive impact on their general performance. In contrast, organisations adopting the EFQM model tend to use more specialised quantitative tools, which produce significant improvements in specific aspects of their performance. The findings of the study will enable organisations to choose the most effective quality-improvement tools for their particular quality strategy

Building distributed high availability system

Today’s commercial web sites are under heavy user load and they are expected to be operational and available at all times. Distributed system architectures have been developed to provide a scalable and failure tolerant high availability platform for these web based services. The focus on this thesis was to specify and implement resilient and scalable locally distributed high availability system architecture for a web based service. Theory part concentrates on the fundamental characteristics of distributed systems and presents common scalable high availability server architectures that are used in web based services. In the practical part of the thesis the implemented new system architecture is explained. Practical part also includes two different test cases that were done to test the system's performance capacity.