No description available.

Το αντικείµενο της παρούσας διατριβής είναι η µελέτη, ο πειραµατισµός και η προτυποποίηση µιας νέας παραγωγικής διεργασίας που ονοµάζεται Σκλήρυνση δια Λειάνσεως. Στη διατριβή αυτή, αφού γίνει µια σύντοµη περιγραφή της διεργασίας, των εφαρµογών και των προβληµάτων που παρουσιάζονται κατά τη χρήση της, θα περιγραφεί η πειραµατική διαδικασία, η µελέτη των πειραµατικών αποτελεσµάτων καθώς και µια θεωρητική προσέγγιση του µηχανισµού που λαµβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της διεργασίας. 1.1 Το πρόβληµα Είναι γνωστό πως για την παραγωγή µεταλλικών εξαρτηµάτων υψηλής ακρίβειας και ποιότητας, δύο παραγωγικές διεργασίες είναι απολύτως απαραίτητες: Η σκλήρυνση και η λείανση. Η σκλήρυνση είναι απαραίτητη ώστε το εξάρτηµα να έχει υψηλή αντοχή σε κόπωση και για να µπορεί να διατηρεί την ποιότητα επιφανείας του όταν συνεργάζεται µε άλλα εξαρτήµατα. Η λείανση είναι απαραίτητη για την επίτευξη της απαιτούµενης ακρίβειας στο σχήµα και τις διαστάσεις, καθώς και της απαιτούµενης επιφανειακής ποιότητας του εξαρτήµατος. Έτσι, η τυπική σειρά διεργασιών στις οποίες υπόκειται ένα τέτοιο εξάρτηµα φαίνονται σχηµατικά στο Σχ. 1.1: Εισαγωγή Κεφάλαιο 1ο 14 Σχ. 1.1: Φάσεις επεξεργασίας µεταλλικού εξαρτήµατος µε συµβατικό τρόπο Στο βιοµηχανικό περιβάλλον, οι τρεις αυτές διαφορετικές φάσεις συνήθως λαµβάνουν χώρα σε ξεχωριστά τµήµατα ενός παραγωγικού συστήµατος, λόγω των διαφορετικών εγκαταστάσεων και εξοπλισµού που χρειάζονται για την πραγµατοποίηση της κάθε φάσης. Έτσι, συνήθης πρακτική είναι η µεταφορά των εξαρτηµάτων από τµήµα σε τµήµα ακολουθώντας τη σειρά των τριών φάσεων της κατασκευής των εξαρτηµάτων. Η πρακτική αυτή όµως δηµιουργεί σηµαντικό φόρτο εργασίας σχετικά µε τη διαχείριση των εξαρτηµάτων. Έτσι, οι διαδικασίες διαχείρισης των εξαρτηµάτων µέσα σε ένα παραγωγικό σύστηµα αποτελούν ένα σηµαντικό τµήµα του κόστους παραγωγής, καθώς οι διαδικασίες αυτές είναι κατ’ αρχήν χρονοβόρες, αλλά και απαιτούν εξοπλισµό, ανθρωποώρες και έλεγχο. Ιδιαίτερα, διεργασίες όπως οι θερµικές κατεργασίες οι οποίες έχουν συνήθως σκοπό την επιφανειακή σκλήρυνση του εξαρτήµατος, έχουν σηµαντικό κόστος από πλευράς διαχείρισης των εξαρτηµάτων (µεταφορά εξαρτηµάτων από και προς τους κλιβάνους, τοποθέτηση των εξαρτηµάτων σε ειδικές διατάξεις ώστε να εισαχθούν στο κλίβανο) καθώς επίσης και από πλευράς χρόνου (διεργασίες σκλήρυνσης σε κλίβανο έχουν συνήθως συνολική διάρκεια της τάξης των µερικών ωρών). Όσον αφορά στις διεργασίες αφαίρεσης υλικού, η ανάγκη µετακίνησης των εξαρτηµάτων αυξάνει τις διαδικασίες πρόσδεσης και αφαίρεσής τους από τις εργαλειοµηχανές, πράγµα που κοστίζει σε παραγωγικό χρόνο, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για εξαρτήµατα ακριβείας που απαιτούν ειδικές διαδικασίες πρόσδεσης. Έτσι τα προϊόντα επιβαρύνονται µε σηµαντικό κόστος διαδικασιών, µερικές από τις οποίες είναι και µη παραγωγικές, όπως είναι οι διαδικασίες διαχείρισης. Ένας ακόµη επιβαρυντικός παράγοντας για τις διαδικασίες αυτές είναι και οι σηµαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προκύπτουν από αυτές. Εκτός από το περιβαλλοντικό φορτίο που δηµιουργούν οι δευτερεύουσες δραστηριότητες που σχετίζονται µε τη διαχείριση των εξαρτηµάτων µέσα στο παραγωγικό σύστηµα, οι Τέλος Αρχή Ξεχόνδρισµα Θερµική Κατεργασία Λείανση, Φινίρισµα Κεφάλαιο 1ο Εισαγωγή 15 ίδιες οι διεργασίες σκλήρυνσης είναι πολλές φορές ιδιαίτερα επιβαρυντικές για το περιβάλλον. ∆ιεργασίες όπως η βύθιση των εξαρτηµάτων σε µπάνιο τηγµένων αλάτων και ο καθαρισµός των εξαρτηµάτων µε χηµικά δηµιουργούν σηµαντικές εκποµπές ρύπων κατά τη διάρκεια της διεργασίας (ατµοί, υγρά απόβλητα) όσο και στο τέλος της (διαχείριση και διάθεση των αποβλήτων). Έτσι δηµιουργείται σηµαντική περιβαλλοντική επιβάρυνση, αλλά και κίνδυνοι για την υγεία των εργαζοµένων που ασχολούνται µε τις διαδικασίες αυτές. 1.2 Η προτεινόµενη διεργασία - λύση Με στόχο τη δραστική µείωση του κόστους και του χρόνου επεξεργασίας των εξαρτηµάτων, τη γενικότερη εξοικονόµηση χρόνου αλλά και τη βελτίωση της περιβαλλοντικής εικόνας των διεργασιών παραγωγής µεταλλικών εξαρτηµάτων, προτείνεται η εφαρµογή µιας σύνθετης διεργασίας λείανσης που ονοµάζεται Σκλήρυνση δια Λειάνσεως. Κατά την εφαρµογή της διεργασίας αυτής, το επεξεργαζόµενο εξάρτηµα υπόκειται σε επιφανειακή σκλήρυνση ταυτόχρονα µε τη λείανση, εξαλείφοντας έτσι την ανάγκη για ξεχωριστό στάδιο θερµικής κατεργασίας, καθώς και για όλες τις σχετικές εργασίες διαχείρισης. Σχ. 1.2: Φάσεις επεξεργασίας µεταλλικού εξαρτήµατος µε χρήση της διεργασίας Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως. Συγκρίνοντας την αλυσίδα των φάσεων κατεργασίας ενός τυπικού µεταλλικού εξαρτήµατος που φαίνονται στα Σχ. 1.1 και 1.2, είναι προφανές ότι το όφελος από τη χρήση της διεργασίας Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως είναι σηµαντικό. Όλες οι Τέλος Αρχή Ξεχόνδρισµα Σκλήρυνση δια Λειάνσεως, Φινίρισµα Εισαγωγή Κεφάλαιο 1ο 16 σχετικές µε τη διεργασία της θερµικής κατεργασίας διαδικασίες διαχείρισης εξαλείφονται µαζί µε την ίδια τη διεργασία, µειώνοντας έτσι σηµαντικά το κόστος και τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση της παραγωγικής διαδικασίας. Είναι επίσης ευνόητο ότι εξαλείφονται όλες οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προκύπτουν τόσο από τις εργασίες διαχείρισης των εξαρτηµάτων, όσο και από τις διεργασίες σκλήρυνσης αυτές καθαυτές. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό, και ταυτόχρονα το σηµείο καινοτοµίας της διεργασίας Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως που επιτρέπει την ταυτόχρονη λείανση και θερµική κατεργασία του εξαρτήµατος, είναι η εκµετάλλευση της θερµότητας που παράγεται στην περιοχή αφαίρεσης υλικού κατά τη λείανση για τη θερµική κατεργασίας του εξαρτήµατος. Με τη διεργασία αυτή είναι δυνατή η επιφανειακή σκλήρυνση όλων των υλικών που επιδέχονται θερµική κατεργασία ενώ µπορεί να εφαρµοστεί τόσο σε µεγάλες επιφάνειες όσο και σηµειακά πάνω σε προεπιλεχθέντα σηµεία πάνω στο επεξεργαζόµενο εξάρτηµα. 1.3 Σύντοµη περιγραφή της προτεινόµενης διεργασίας Η διεργασία της Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως οµοιάζει κατ’ αρχήν µε τη συνήθη διεργασία της λείανσης. Η διεργασία πραγµατοποιείται σε µια επιφανειακή ή κυλινδρική λειαντική µηχανή, η οποία όµως θα πρέπει να έχει αυξηµένη στιβαρότητα, λόγω των υψηλών δυνάµεων κοπής που εµφανίζονται κατά τη διεργασία. Ο λειαντικός τροχός αφαιρεί υλικό από το επεξεργαζόµενο εξάρτηµα, έχοντας όµως τις παραµέτρους της διεργασίας ρυθµισµένες έτσι ώστε να δηµιουργείται η απαιτούµενη θερµότητα στην περιοχή κοπής (Σχ. 1.3). Καθώς ο τροχός αφαιρεί υλικό, η θερµότητα που παράγεται στην περιοχή της κοπής δηµιουργεί τοπική θερµική κατεργασία στο εξάρτηµα, αφήνοντας πίσω της µια ζώνη συγκεκριµένου πλάτους µε αυξηµένη σκληρότητα, σε σχέση µε τη σκληρότητα που είχε το εξάρτηµα προ της επεξεργασίας. Η εικόνα που παρουσιάζει η διεργασία στην πραγµατικότητα εµφανίζεται στο Σχ. 1.4: Κεφάλαιο 1ο Εισαγωγή 17 Σχ. 1.3: ∆ιάταξη διεργασίας Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως. Σχ. 1.4: Σκλήρυνση δια Λειάνσεως. Q Λειαντικός Τροχός Εξάρτηµα vc vw ae Ζώνη σκλήρυνσης Εισαγωγή Κεφάλαιο 1ο 18 1.4 Ερευνητική συνεισφορά της εργασίας Είναι φανερό πως η εισαγωγή της διεργασίας Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως στη βιοµηχανική πρακτική εξαρτάται από τη δυνατότητα της διεργασίας να επιτύχει το επιθυµητό αποτέλεσµα, αλλά κυρίως από τη δυνατότητα να ελέγχεται το αποτέλεσµα της διεργασίας, δηλαδή η επιφανειακή σκληρότητα και το βάθος της σκλήρυνσης που επιτυγχάνεται. Αυτό που χρειάζεται δηλαδή είναι η γνώση σχετικά µε το πώς επηρεάζουν τη σκληρότητα και το βάθος σκλήρυνσης οι παράµετροι της διεργασίας, όπως η ταχύτητα κοπής, η πρόωση, το βάθος κοπής, οι ιδιότητες του υλικού και ο τύπος του λειαντικού τροχού. Αυτή η γνώση είναι αναγκαία ώστε να µπορεί να προγραµµατίζεται η εργασία και να µπορεί να προβλεφθεί το αποτέλεσµά της πριν πραγµατοποιηθεί. Μόνο έτσι µπορεί να χρησιµοποιηθεί η διεργασία σε µια ποικιλία πραγµατικών εφαρµογών και να αποδώσει τα οφέλη της. Σκοπός λοιπόν αυτής της εργασίας είναι η σε βάθος µελέτη της διεργασίας Σκλήρυνσης δια Λειάνσεως. Για το σκοπό αυτό πραγµατοποιήθηκε θεωρητική και πειραµατική προσέγγιση της διεργασίας. Η θεωρητική προσέγγιση, για λόγους καλύτερης κατανόησης και ανάλυσης, έγινε ξεχωριστά για τα διάφορα φαινόµενα που λαµβάνουν χώρα κατά τη διεργασία. Τα φαινόµενα αυτά είναι η δηµιουργία της θερµότητας, η µετάδοση της θερµότητας στα σώµατα που συµµετέχουν στη διεργασία (τροχός, υλικό, απόβλητα), η διάδοση της θερµότητας στο υλικό και τέλος οι µεταλλουργικές µετατροπές που οδηγούν στην αύξηση της σκληρότητας. / The machining of precision steel parts is a procedure that usually requires two types of processes: Grinding and hardening. In current industrial conditions, the two types of processes are performed in separate production stages and in separate setups. The socalled grind-hardening process combines the two processes in one, thus eliminating the need for separate setups and the related costs. In grind-hardening, the heat dissipated in the cutting area during grinding is used at the same time for the heat treatment of the workpiece. This thesis describes a modeling approach for the grind-hardening process. Analytical and numerical modeling techniques have been employed, in order to enhance the understanding of the grind-hardening mechanism and to extract a working model for the process. Some of the parameters considered are the grinding wheel type, the workpiece material, the cutting speed, the workpiece speed and the depth of cut. The model calculates the hardness penetration depth expected for a given set of process parameters. The output of the suggested model is compared against experimental data in order to estimate its accuracy and to determine any weak points. The experimental data are taken from a cylindrical grind-hardening process. The main conclusion of the thesis is that the grind-hardening process is possible and can be used for the surface hardening of steel parts. Maximum surface hardness can be achieved when sufficient quenching rate is present, which is usually the case in grind-hardening. The hardness penetration depth achieved can reach values higher than 1mm, when the proper values are selected for the parameters of the grind-hardening process.

This thesis topic was selected in order to explore a connection between a passion for the beauty of gemstones and craftsmanship of jewelry making to provide a metaphor for making beautiful architecture. The direction of the thesis made manifest connections and similarities between integrating art, craft and making beautiful jewel pieces and architectural spaces for a building devoted to housing the kinds of precious items that would be reflected in a city such as Washington DC. The appreciation of outstanding factors in gems and jewel making would be analogous to the precision, design and level of detail explored in an architectural thesis which aims to celebrate these relationships by applying them to the design for a museum of jewels and gemstones for Rock Creek Park in Washington DC. / Master of Architecture

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:36:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAcaO_ Final.pdf: 7044304 bytes, checksum: 2c043ef6d78e2a532d7a87d8a9b74434 (MD5) Previous issue date: 2015-12-04 / The computer-aided drug design field have attracted attention with regard to the discovery of new antiretroviral for use in AIDS pharmacotherapy. Thus, the aim of this study was to develop mathematical models that can predict the anti HIV1-IN activity of analogues not synthesized from pyrimidones, pyrimidines and pyridopyrazine carboxamides, reducing the time to obtain new prototypes of drugs. Therefore, it was selected from the literature, a set of 199 compounds described as strand transfer reaction inhibitors and developed 2D and 3D QSAR studies. For the 2D QSAR was used the Ordered Predictors Selection (OPS) methodology in order to develop the variable selection and Fractional Factorial Design (FFD) and OPS for the 3D QSAR. The models in both studies were constructed using partial least squares (PLS). Regarding the 3D QSAR studies, were employed two different methodologies for the calculation of the molecular interaction fields (MIFs): GRID and GRIND (GRid-INdependent descriptors). In addition, they were also used descriptors of pharmacokinetic properties from the Volsurf+ software (extracted from MIFs generated with GRID) for building models in combination with 2D descriptors. The statistical models with good quality were used to predict the activities of a second data set (prediction set, N=145). The resultants predictions were satisfactory. The Williams and Euclidean applicability domains for the set of samples reveal that the predictions did not occur by extrapolation. Moreover, the descriptor ET (total energy of the molecule), selected by the QSAR 2D model is consistent with earlier findings. Further, for the 3D study, the most relevant characteristics (N1-N1 interactions and DRY-O) are coherent with the pharmacophore of the class under study. / O campo do planejamento de fármacos auxiliado por computador tem atraído atenção no que se refere à descoberta de novos antirretrovirais para uso na farmacoterapia da AIDS. Com isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver modelos matemáticos que possam prever a atividade anti HIV1-IN de análogos ainda não sintetizados de pirimidonas, pirimidinas e piridopirazinas carboxamidas, agilizando assim a obtenção de novos compostos protótipos de fármacos. Desta maneira, foi selecionado da literatura um conjunto de 199 compostos descritos como inibidores da reação de transferência de fita e desenvolvido estudos de QSAR 2D e 3D. Para o primeiro utilizou-se a metodologia de seleção de variáveis Ordered Predictors Selection (OPS) e para o segundo Planejamento Fatorial Fracionário (Fractional Factorial Design, FFD) e OPS. Os modelos em ambos os estudos foram construídos através da regrressão por quadrados mínimos parciais (PLS). Em relação aos estudos de QSAR 3D, foram empregadas duas diferentes metodologias para o cálculo dos campos de interação molecular (Molecular Interaction Fields, MIFs): GRID e GRIND (GRId-INdependent descriptors). Ademais, foram também utilizados descritores de propriedades farmacocinéticas provenientes do software Volsurf+ (extraídos de MIFs gerados com GRID) para construção de modelos em associação com descritores 2D. Os modelos com boa qualidade estatística, foram empregados para predição das atividades de um segundo conjunto de dados (conjunto de predição, N=145). Os resultados para as previsões foram satisfatórios. Os domínios de aplicabilidade de Willians e Euclidiano em relação as amostras do conjunto de predição revelam que as predições não ocorreram por extrapolação. Além disto, o descritor ET (energia total da molécula), selecionado para o modelo QSAR 2D é consistente com achados bibliográficos prévios. Em relação ao estudo 3D, as características mais relevantes (interações N1-N1 e DRY-O) se mostram coerentes com o farmacóforo da respectiva classe sob estudo.

Made available in DSpace on 2017-07-10T13:59:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAcaO_ Final.pdf: 7044304 bytes, checksum: 2c043ef6d78e2a532d7a87d8a9b74434 (MD5) Previous issue date: 2015-12-04 / Sim (não especificado) / The computer-aided drug design field have attracted attention with regard to the discovery of new antiretroviral for use in AIDS pharmacotherapy. Thus, the aim of this study was to develop mathematical models that can predict the anti HIV1-IN activity of analogues not synthesized from pyrimidones, pyrimidines and pyridopyrazine carboxamides, reducing the time to obtain new prototypes of drugs. Therefore, it was selected from the literature, a set of 199 compounds described as strand transfer reaction inhibitors and developed 2D and 3D QSAR studies. For the 2D QSAR was used the Ordered Predictors Selection (OPS) methodology in order to develop the variable selection and Fractional Factorial Design (FFD) and OPS for the 3D QSAR. The models in both studies were constructed using partial least squares (PLS). Regarding the 3D QSAR studies, were employed two different methodologies for the calculation of the molecular interaction fields (MIFs): GRID and GRIND (GRid-INdependent descriptors). In addition, they were also used descriptors of pharmacokinetic properties from the Volsurf+ software (extracted from MIFs generated with GRID) for building models in combination with 2D descriptors. The statistical models with good quality were used to predict the activities of a second data set (prediction set, N=145). The resultants predictions were satisfactory. The Williams and Euclidean applicability domains for the set of samples reveal that the predictions did not occur by extrapolation. Moreover, the descriptor ET (total energy of the molecule), selected by the QSAR 2D model is consistent with earlier findings. Further, for the 3D study, the most relevant characteristics (N1-N1 interactions and DRY-O) are coherent with the pharmacophore of the class under study. / O campo do planejamento de fármacos auxiliado por computador tem atraído atenção no que se refere à descoberta de novos antirretrovirais para uso na farmacoterapia da AIDS. Com isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver modelos matemáticos que possam prever a atividade anti HIV1-IN de análogos ainda não sintetizados de pirimidonas, pirimidinas e piridopirazinas carboxamidas, agilizando assim a obtenção de novos compostos protótipos de fármacos. Desta maneira, foi selecionado da literatura um conjunto de 199 compostos descritos como inibidores da reação de transferência de fita e desenvolvido estudos de QSAR 2D e 3D. Para o primeiro utilizou-se a metodologia de seleção de variáveis Ordered Predictors Selection (OPS) e para o segundo Planejamento Fatorial Fracionário (Fractional Factorial Design, FFD) e OPS. Os modelos em ambos os estudos foram construídos através da regrressão por quadrados mínimos parciais (PLS). Em relação aos estudos de QSAR 3D, foram empregadas duas diferentes metodologias para o cálculo dos campos de interação molecular (Molecular Interaction Fields, MIFs): GRID e GRIND (GRId-INdependent descriptors). Ademais, foram também utilizados descritores de propriedades farmacocinéticas provenientes do software Volsurf+ (extraídos de MIFs gerados com GRID) para construção de modelos em associação com descritores 2D. Os modelos com boa qualidade estatística, foram empregados para predição das atividades de um segundo conjunto de dados (conjunto de predição, N=145). Os resultados para as previsões foram satisfatórios. Os domínios de aplicabilidade de Willians e Euclidiano em relação as amostras do conjunto de predição revelam que as predições não ocorreram por extrapolação. Além disto, o descritor ET (energia total da molécula), selecionado para o modelo QSAR 2D é consistente com achados bibliográficos prévios. Em relação ao estudo 3D, as características mais relevantes (interações N1-N1 e DRY-O) se mostram coerentes com o farmacóforo da respectiva classe sob estudo.

Denna uppsats är ett examensarbete i integrerad produktutveckling vid Högskolan i Skövde. Rapporten redogör för utvecklingen av en hundgrind som är anpassad för hemmabruk. Syftet med projektet har varit att ta fram en estetiskt tilltalande produkt som är anpassad efterkundens behov. Projektet har genomförts i fyra faser; planering och förtydligande av uppdrag, konceptuell design, konceptutveckling samt detaljdesign. I samtliga faser har olika miljöaspekter vävts in, för att den färdiga produkten skall utgöra minimal miljöpåverkan. Miljöfokus har i förstahand integrerats i projektet i form av livscykelanalyser och en checklista för hållbar utveckling. Resultatet av projektet är en grind som till största del utgörs av perforerad aluminiumplåt. Grinden är flexibel till bredden så att den går att fästa i de flesta standarddörrkarmar. / This is a bachelor thesis in integrated product development, which was performed at the University of Skövde. The report considers the development of an indoor dog gate. The purpose of the project was to develop an aesthetic appealing product that suits the customers’ needs. The project was performed in four phases; planning and task clarification, conceptual design, embodiment design and detail design. In all of the phases different environmental aspects have been considered, so that the final product solution will affect the environment at the minimum. This was done by performing life cycle assessments in different phases of the project and by following a checklist for sustainable development. The result of the project is a gate, which mainly is made of perforated aluminum. The gate´s width is flexible to suit most of the standard doorframes.

Doctor of Philosophy / Department of Biological & Agricultural Engineering / Donghai Wang / Sweet sorghum accumulates high concentrations of fermentable sugars in the stem, produces significant amount of starch in the grain (panicle) and has shown to be a promising energy feedstock. Sweet sorghum has a short growing season so adding it to the sugar cane system would be good. The overall goal of this dissertation is to enhance the attractiveness of biofuel production from sweet sorghum to fully utilize fermentable sugars in the juice, starch in the panicle and structural carbohydrates in the stalk for high efficiency and low-cost ethanol production. Sweet sorghum juice was incorporated into the dry-grind process which increased ethanol yield by 28% increase of ethanol yield compared to the conventional ethanol method and decreased enzymatic hydrolysis time by 30 minutes. A very high gravity fermentation technique was applied using sweet sorghum juice and sorghum grain yielded 20.25% (v/v) of ethanol and 96% fermentation efficiency. Response surface methodology was applied in order to optimize diffusion conditions and to explore effects of diffusion time, diffusion temperature, and ratio of sweet sorghum biomass to grain on starch-to-sugar efficiency and total sugar recovery from sweet sorghum. Starch hydrolysis efficiency and sugar recovery efficiency of 96 and 98.5% were achieved, respectively, at an optimized diffusion condition of 115 minutes, 95 °C, and 22% grain loading. Extraction kinetics based on the optimized diffusion parameters were developed to describe the mass transfer of sugars in sweet sorghum biomass during the diffusion process. Ethanol obtained from fermented extracted sugars treated with granular starch hydrolyzing enzyme and those with traditional enzymes were comparable (14.5 – 14.6% v/v). Ethanol efficiencies also ranged from 88.92 –92.02%.

Doctor of Philosophy / Department of Biological & Agricultural Engineering / Donghai Wang / Sweet sorghum accumulates high concentrations of fermentable sugars in the stem, produces significant amount of starch in the grain (panicle) and has shown to be a promising energy feedstock. Sweet sorghum has a short growing season so adding it to the sugar cane system would be good. The overall goal of this dissertation is to enhance the attractiveness of biofuel production from sweet sorghum to fully utilize fermentable sugars in the juice, starch in the panicle and structural carbohydrates in the stalk for high efficiency and low-cost ethanol production. Sweet sorghum juice was incorporated into the dry-grind process which achieved 28% increase of ethanol yield compared to the conventional ethanol method and decreased enzymatic hydrolysis time by 30 minutes. A very high gravity fermentation technique was applied using sweet sorghum juice and sorghum grain yielded 20.25% (v/v) of ethanol and 96% fermentation efficiency. Response surface methodology was applied in order to optimize diffusion conditions and to explore effects of diffusion time, diffusion temperature, and ratio of sweet sorghum biomass to grain on starch-to-sugar efficiency and total sugar recovery from sweet sorghum. Starch hydrolysis efficiency and sugar recovery efficiency of 96 and 98.5% were achieved, respectively, at an optimized diffusion condition of 115 minutes, 95 °C, and 22% grain loading. Extraction kinetics based on the optimized diffusion parameters were developed to describe the mass transfer of sugars in sweet sorghum biomass during the diffusion process. Ethanol obtained from fermented extracted sugars treated with granular starch hydrolyzing enzyme and those with traditional enzymes were comparable (14.5 – 14.6% v/v). Ethanol efficiencies also ranged from 88.92 –92.02%.

This thesis deals with possibilities of using brick-grind-dust which is a secondary product from manufacturing of grinded bricks. A boom in this method of masonry is connected with an increase of production of these secondary materials. These secondary materials are partly returned to brick manufacturing and partly buried in a landfill site. Due to their composition and origin, these materials are potentially pozzolan active, making them interesting for applications in hydraulic binders. The aim of the work was to study the physical and chemical properties of several brick-grind-dust and brick sands. Subsequently, binders based on these materials and Portland cement were prepared. The properties of the binders were modified by means of adding a commercially available polycarboxylate superplasticizer. The development of mechanical properties of the prepared binders has been studied over time. Hydration of the selected binders was analyzed by isothermal calorimetry.

<p> Case hardening of steels is extensively used throughout general engineering to produce components with a hardened layer whilst retaining a tough core. This is usually accomplished using different sources of energy, e.g. flame and induction being the most common. In recent years, a new case hardening technology, named 'Grind-Hardening' has surfaced. In this method, the heat dissipated during grinding is utilized to induce martensitic phase transformation in the surface layer of a component. Therefore it is possible to incorporate grinding and surface hardening into a single operation to develop a cost-effective production method. The grinding process then becomes an integrated heat treatment process.</p> <p> In the present study on 'grind hardening', a numerical thermal model has been developed to compute the temperature distribution beneath the ground surface to predict the extent of surface hardening and the case depth. Grinding experiments were conducted in order to examine the influence of various process variables such as wheel depth of cut, feed speed, and wheel preparation. AISI 52100 and 1045 steels were used in this study to evaluate the behavior of plain and alloy steels during grind hardening. Effective case depth was measured using a Vickers hardness tester and was found to be over 0.5 mm for a target hardness of 513 Hv. Microstructure was analyzed using optical and scanning electron microscopes. The microstructure was observed to have fine martensitic laths which give rise to remarkable high hardness.</p> / Thesis / Master of Applied Science (MASc)