Manual for back pressure test for natural gas wells, State of New Mexico,

Mode of access: Internet.

Physical Insights, Steady Aerodynamic Effects, and a Design Tool for Low-Pressure Turbine Flutter

The successful, efficient, and safe turbine design requires a thorough understanding of the underlying physical phenomena. This research investigates the physical understanding and parameters highly correlated to flutter, an aeroelastic instability prevalent among low pressure turbine (LPT) blades in both aircraft engines and power turbines. The modern way of determining whether a certain cascade of LPT blades is susceptible to flutter is through time-expensive computational fluid dynamics (CFD) codes. These codes converge to solution satisfying the Eulerian conservation equations subject to the boundary conditions of a nodal domain consisting fluid and solid wall particles. Most detailed CFD codes are accompanied by cryptic turbulence models, meticulous grid constructions, and elegant boundary condition enforcements all with one goal in mind: determine the sign (and therefore stability) of the aerodynamic damping. The main question being asked by the aeroelastician, ``is it positive or negative?'' This type of thought-process eventually gives rise to a black-box effect, leaving physical understanding behind. Therefore, the first part of this research aims to understand and reveal the physics behind LPT flutter in addition to several related topics including acoustic resonance effects. A percentage of this initial numerical investigation is completed using an influence coefficient approach to study the variation the work-per-cycle contributions of neighboring cascade blades to a reference airfoil. The second part of this research introduces new discoveries regarding the relationship between steady aerodynamic loading and negative aerodynamic damping. Using validated CFD codes as computational wind tunnels, a multitude of low-pressure turbine flutter parameters, such as reduced frequency, mode shape, and interblade phase angle, will be scrutinized across various airfoil geometries and steady operating conditions to reach new design guidelines regarding the influence of steady aerodynamic loading and LPT flutter. Many pressing topics influencing LPT flutter including shocks, their nonlinearity, and three-dimensionality are also addressed along the way. The work is concluded by introducing a useful preliminary design tool that can estimate within seconds the entire aerodynamic damping versus nodal diameter curve for a given three-dimensional cascade.

Voimalaitoksen höyryjärjestelmän paineensäädön hallinta

Diplomityön tavoitteena oli selvittää tapoja hallita voimalaitoksen höyryjärjestelmän paineensäätöä. Työ on tehty Neste Oilin Porvoon jalostamon energialaitoksen höyryjärjestelmästä. Energialaitos käsittää kaksi höyrykattilaa ja kaasuturbiinivoimalaitoksen, sekä öljynjalostamolla sijaitsevat höyrykattilan ja kaasuturbiinivoimalaitoksen. Höyryverkon häiriötilanteet aiheuttavat paineenlaskua höyryverkossa, jos jonkun höyryntuottajan tuotanto keskeytyy, tai paineennousua höyryverkossa, jos joku höyrynkuluttajista ei kuluta enää höyryä. Nykyisessä tilanteessa vakavin paineen laskua aiheuttava häiriötilanne olisi energialaitoksen höyrykattilan tuotannon keskeytyminen. Vakavin paineennousua aiheuttava häiriötilanne olisi suurimman kuluttajan,eli energialaitoksen vastapaineturbiinin, irtaantuminen höyryverkosta. Paineen hallinta voidaan toteuttaa oikeanlaisilla automaation ratkaisuilla, joita on mahdollista kehittää käyttökokemukseen perustuen järjestelmäpäivitysten yhteydessä. Häiriötilanteita voidaan yrittää ennakoida kunnossapidon keinoin niin, että vikaantuminen havaitaan ennen kuin vakava häiriö tapahtuu. Erityisesti kunnossapitostrategian kehittäminen auttaisi kohdistamaan kunnossapitotoimenpiteet oleellisimpiin kohteisiin kustannustehokkaasti. Lisäksi käyttöhenkilökunnan oikeanlaisella toiminnalla häiriön sattuessa voidaan häiriöiden aiheuttamia seuraamuksia tuotantoon ja turvallisuuteen lieventää. Käyttöhenkilökunnan toimintaa voidaan parantaa koulutuksella.

Voimalaitoskytkennän lämpö-ja virtaustekninen optimointi teollisuusprosessiin

Diplomityössä on selvitetty UPM-Kymmene-konserniin kuuluvan Voikkaan paperitehtaan höyryvoimalaitoksen liityntärajapintaa paperikoneprosessiin. Selvitys tehtiin, koska nykyinen voimalaitos on suunniteltu korvattavaksi uudella lähivuosina. Työn teoriaosassa tarkastellaan mm. eri voimalaitostyyppejä, prosessivoimalaitoksen säätöjärjestelmiä sekä väliottovastapaineturbiinilta saatavan sähkötehon laskemiseksi tarvittavaa teoriaa. Käytännössä suurin työ on tehty nykyisen tuotantoprosessin voimalaitokselle asettamien vaatimusten selvittämisessä. Tämä on toteutettu tarkastelemalla online-mittauspositioita hyödyntäen laitoksen eri historiatietokantoja. Tulevan voimalaitoksen väliottovastapaineturbiinilta saatavaa sähkötehoa on tarkasteltu vuoden 2000 prosessihöyryn massavirtoihin perustuen. Kirjalliseen työhön on sisällytetty kuvaajat prosessin tärkeimmistä tila-arvoista. Yksityiskohtainen rajapinnan tarkastelu kuvaajineen ja lukuarvoineen on toimitettu diplomityöpaikalle tiedostomuodossa.

Sähköntuotannon kannattavuus pienissä biopolttoainekattilalaitoksissa

Tässä diplomityössä selvitettiin sähköntuotannon kannattavuus pienissä biopolttoaineita käyttävissä laitoksissa. Työ jaettiin kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa tarkasteltiin turbiini-investoinnin kannattavuutta Punkavoima Oy:n kattilalaitoksella. Toisessa osassa tutkittiin sähkön ja lämmön yhteistuotannon mahdollisuutta pienillä laitoksilla, joissa lämpökuorma muodostuu pienen kunnan kaukolämpöverkon mukaan. Punkavoima Oy tuottaa prosessihöyryä Finnforest Oyj:n Punkaharjun tehtaille ja kaukolämpöä Punkaharjun taajamaan. Uusi 30 MWth tehoinen kattilalaitos, jota ei varustettu turbiinilaitoksella, otettiin kaupalliseen käyttöön toukokuussa 2002.Tarkastelun kohteena oli 3 erilaista turbiinivaihtoehtoa. Mahdollinen tehtaiden höyrykuorman muutos otettiin myös huomioon. Toisessa osassa tutkittiin pienten laitosten soveltuvuutta lämmön ja sähkön yhteistuotantoon. Tarkastelun kohteena olleet vaihtoehdot olivat: ORC- prosessi (Organic Rankine Cycle), Novel- voimalaitos (puun kaasutus), Wärtsilä BioGrate- voimalaitos sekä höyrykone.

Höyry- ja kaasuturbiinin mallintaminen prosessisimulointiohjelmaan

Tässä diplomityössä on mallinnettu höyry- ja kaasuturbiini Balas -prosessisimulointi-ohjelmaan. Balas on Valtion Teknillisen Tutkimuskeskuksen kehittämä simulointiohjelma, erityisesti paperi- ja selluteollisuuden prosessien staattiseen simulointiin. Työn tavoitteena on kehittää simulointimallit höyry- ja kaasuturbiinille, sekä tutkia niiden toimivuutta vertaamalla simulointeja mittaus- ja mitoitustietoihin. Työssä on muodostettu matemaattiset mallit höyryturbiinille, höyryturbiinin säätövyöhykkeelle sekä höyryturbiinin off-design laskennalle. Kaasuturbiinille muodostettiin toimintakäyrät, joiden avulla tarkastellaan sen toimintaa off-design tilanteessa. Komponentit mallinnettiin diplomityövaiheessa Matlab-ympäristöön, josta ne siirretään Balasiin erillisessä työvaiheessa. Malleissa on kiinnitetty huomiota erityisesti niiden helppokäyttöisyyteen ja monipuolisuuteen. Höyryturbiinimalleja testattiin simuloimalla erään paperitehtaan yhteydessä toimivan voimalaitoksen vastapaineturbiini säätövyöhykkeineen ja vertaamalla simulointituloksia tehtaan mittaustietoihin. Kaasuturbiinimallia testattiin vertaamalla GE Power MS 7001 kaasuturbiinin mitoitustietoja vastaavilla parametreilla simuloituun tapaukseen.

Optimisation of environmental gas cleaning routes for solid wastes cogeneration systems. Part II - Analysis of waste incineration combined gas/steam cycle

In the first paper of this paper (Part I), conditions were presented for the gas cleaning technological route for environomic optimisation of a cogeneration system based in a thermal cycle with municipal solid waste incineration. In this second part, an environomic analysis is presented of a cogeneration system comprising a combined cycle composed of a gas cycle burning natural gas with a heat recovery steam generator with no supplementary burning and a steam cycle burning municipal solid wastes (MSW) to which will be added a pure back pressure steam turbine (another one) of pure condensation. This analysis aims to select, concerning some scenarios, the best atmospheric pollutant emission control routes (rc) according to the investment cost minimisation, operation and social damage criteria. In this study, a comparison is also performed with the results obtained in the Case Study presented in Part I. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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.

Optimisation of environmental gas cleaning routes for solid wastes cogeneration systems. Part II - Analysis of waste incineration combined gas/steam cycle

In the first paper of this paper (Part I), conditions were presented for the gas cleaning technological route for environomic optimisation of a cogeneration system based in a thermal cycle with municipal solid waste incineration. In this second part, an environomic analysis is presented of a cogeneration system comprising a combined cycle composed of a gas cycle burning natural gas with a heat recovery steam generator with no supplementary burning and a steam cycle burning municipal solid wastes (MSW) to which will be added a pure back pressure steam turbine (another one) of pure condensation. This analysis aims to select, concerning some scenarios, the best atmospheric pollutant emission control routes (rc) according to the investment cost minimisation, operation and social damage criteria. In this study, a comparison is also performed with the results obtained in the Case Study presented in Part I. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Aerothermodynamic cycle analysis of a dual-spool, separate-exhaust turbofan engine with an interstage turbine burner

This study focuses on a specific engine, i.e., a dual-spool, separate-flow turbofan engine with an Interstage Turbine Burner (ITB). This conventional turbofan engine has been modified to include a secondary isobaric burner, i.e., ITB, in a transition duct between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine. The preliminary design phase for this modified engine starts with the aerothermodynamics cycle analysis is consisting of parametric (i.e., on-design) and performance (i.e., off-design) cycle analyses. In parametric analysis, the modified engine performance parameters are evaluated and compared with baseline engine in terms of design limitation (maximum turbine inlet temperature), flight conditions (such as flight Mach condition, ambient temperature and pressure), and design choices (such as compressor pressure ratio, fan pressure ratio, fan bypass ratio etc.). A turbine cooling model is also included to account for the effect of cooling air on engine performance. The results from the on-design analysis confirmed the advantage of using ITB, i.e., higher specific thrust with small increases in thrust specific fuel consumption, less cooling air, and less NOx production, provided that the main burner exit temperature and ITB exit temperature are properly specified. It is also important to identify the critical ITB temperature, beyond which the ITB is turned off and has no advantage at all. With the encouraging results from parametric cycle analysis, a detailed performance cycle analysis of the identical engine is also conducted for steady-stateengine performance prediction. The results from off-design cycle analysis show that the ITB engine at full throttle setting has enhanced performance over baseline engine. Furthermore, ITB engine operating at partial throttle settings will exhibit higher thrust at lower specific fuel consumption and improved thermal efficiency over the baseline engine. A mission analysis is also presented to predict the fuel consumptions in certain mission phases. Excel macrocode, Visual Basic for Application, and Excel neuron cells are combined to facilitate Excel software to perform these cycle analyses. These user-friendly programs compute and plot the data sequentially without forcing users to open other types of post-processing programs.

Pore fluid pressure at DSDP Leg 84 Holes

Evidence of considerable overpressuring of pore fluids in the sediment drilled during Leg 84 was obtained from direct measurement of pressure by two methods. The first involved measurement of back pressure when the annulus of the drill hole became constricted with unremoved drill cuttings or constriction was caused by plastic inflow of the drill hole walls. The second involved measurement of pressure ahead of the bit in conjunction with in situ water samples and heat flow. All measurements indicated abnormally high pore pressure even in slope deposits of the Middle America Trench off Guatemala.

A micro industry with closed energy and water cycles for sustainable rural development

Sustainable development requires combining economic viability with energy and environment conservation and ensuring social benefits. It is conceptualized that for designing a micro industry for sustainable rural industrialization, all these aspects should be integrated right up front. The concept includes; (a) utilization of local produce for value addition in a cluster of villages and enhancing income of the target population; (b) use of renewable energy and total utilization of energy generated by co and trigeneration (combining electric power production with heat utilization for heating and cooling); (c) conservation of water and complete recycling of effluents; (d) total utilization of all wastes for achieving closure towards a zero waste system. Enhanced economic viability and sustainability is achieved by integration of appropriate technologies into the industrial complex. To prove the concept, a model Micro Industrial Complex (MIC) has been set up in a semi arid desert region in Rajasthan, India at village Malunga in Jodhpur district. A biomass powered boiler and steam turbine system is used to generate 100-200 KVA of electric power and high energy steam for heating and cooling processes downstream. The unique feature of the equipment is a 100-150 kW back-pressure steam turbine, utilizing 3-4 tph (tonnes per hour) steam, developed by M/s IB Turbo. The biomass boiler raises steam at about 20 barg 3 tph, which is passed through a turbine to yield about 150 kW of electrical power. The steam let out at a back pressure of 1-3 barg has high exergy and this is passed on as thermal energy (about 2 MW), for use in various applications depending on the local produce and resources. The biomass fuel requirement for the boiler is 0.5-0.75 tph depending on its calorific value. In the current model, the electricity produced is used for running an oil expeller to extract castor oil and the castor cake is used as fuel in the boiler. The steam is used in a Multi Effect Distillation (MED) unit for drinking water production and in a Vapour Absorption Machine (VAM) for cooling, for banana ripening application. Additional steam is available for extraction of herbs such as mint and processing local vegetables. In this paper, we discuss the financial and economic viability of the system and show how the energy, water and materials are completely recycled and how the benefits are directed to the weaker sections of the community.

Alterações da curvatura da coluna vertebral: influência da fisioterapia, a nível neuromuscular

Mestrado em Fisioterapia

SELLUTEHTAAN HÖYRYVERKON YLIJÄÄMÄENERGIAN HALLINNAN PARANTAMINEN

Tässä työssä on selvitetty sellutehtaan höyryverkosta tehtaan ulkopuolelle myytävän ylijäämähöyryn määrän ja paineen nopeaan vaihteluun vaikuttavia tekijöitä. Työssä on tarkasteltu höyryn kehityksen ja kulutuksen vaihtelun vaikutusta ylijäämähöyryyn. Lisäksi on tarkasteltu mahdollisuuksia edellä mainittujen häiriöiden tasaamiseksi. Työssä on selvitetty teoriaa, joka vaikuttaa sellutehtaan höyryn kehitykseen ja kulutukseen. Lisäksi on selvitetty energiataselaskennan ja höyryverkon hallintaa parantavien toimenpiteiden teoriaa. Omana kokonaisuutena on sellutehtaan höyryn kehityksen ja kulutuksen tarkastelu sekä selvitys tehtaan höyryverkon hallinnan nykytilasta. Höyryverkolle on muodostettu energiatase. Työn tuloksia varten on kerätty ja tallennettu mittapistetietoa tiedonkeräysjärjestelmän avulla eri höyryverkon mittapisteistä. Työn tuloksina on mainittu useita höyryverkon hallintaa parantavia toteutuskelpoisia asioita ja toimenpiteitä. Työllä on luotu pohjaa menetelmälle, joka ohjaa energian kehitystä vastaamaan sellun tuotannon tarvitsemaa energiamäärää. Samalla saataisiin paremmin hallittua ylijäämähöyryä ja sen määrän sekä paineen vaihtelu vähentyisi.