This work focuses on the process of mixing particulate materials and the design of the screw mixer for this activity. The theoretical part describes the mixing and properties of particulate matter. Subsequently, individual devices serving for different types of mixing are analyzed. The practical part contains calculations of the main dimensions and the required power consumption. The choice of suitable drive, bearings and gear is followed. Finally, the analysis of the blade shaft load and the strength analysis of the mixer blade using Autodesk Inventor are performed. Part of this work is enclosed drawing documentation of equipment assembly and selected partial components.

This work focuses on the process of mixing particulate materials and the design of the screw mixer for this activity. The theoretical part describes the mixing and properties of particulate matter. Subsequently, individual devices serving for different types of mixing are analyzed. The practical part contains calculations of the main dimensions and the required power consumption. The choice of suitable drive, bearings and gear is followed. Finally, the analysis of the blade shaft load and the strength analysis of the mixer blade using Autodesk Inventor are performed. Part of this work is enclosed drawing documentation of equipment assembly and selected partial components.

This Ph.D. thesis is focused on theory and experimental investigations developing of new knowledge about polymeric hollow fiber heat exchanger (PHFHE). The state-of-the-art study of plastic heat exchangers shows that their usage is limited by several niches where their advantages significantly dominates, or where the use of non-plastic competitors is not impossible. On the other hand, plastic heat exchangers (and PHFHEs in particular) are devices of increasing interest. It is shown that use of small tubes (fibers) allows PHFHEs to be more competitive than conventional plastic heat exchangers. Small hydraulic diameter of a fiber causes high heat transfer coefficients, reduces thermal resistance of plastic wall and allows it to create light and compact design. Detailed study of fluid flow and heat transfer inside the hollow fiber showed that conventional approaches for single-phase laminar flow can be utilized. Poiseuille number equal to 64 and Nussel number about 4 are recommended to be used to predict pressure drops and heat transfer coefficient, respectively. Additional attention should be paid to careful determination of fiber diameter and liquid properties (viscosity). Scaling effects, such as axial heat conduction, thermal entrance region and viscous dissipation can be neglected. The study of outside heat transfer showed that heat transfer on fiber bunches are intense and are competitive to contemporary compact finned-tube heat exchangers. The Grimson approach showed clear correlation with experimental results and, thus is recommended to predict heat transfer coefficients on fiber bunches. Two types of fouling (particulate- and biofouling) of outer fiber surface were experimentally studied. It was found that particulate fouling by titanium oxide particles is not intense and deposits can be removed relatively easy. However, fouling is much more intense when it is associated with biofouling caused by wastewater. In this case, smooth and low-adhesive surface of plastic is not sufficient precaution to prevent deposit formation.

No description available.

No description available.

3D-skrivare baserade på FDM-teknik sprider sig snabbt på marknaden på grund av kommersiell tillgänglighet, låga ingångspris och allt mer  användarvänliga enheter. I takt med att additiv tillverkning kommer allt närmare hemmet är det viktigt att veta hur vår hälsa påverkas när vi sitter intill. Partikelbaserade ämnen är en av huvudkomponenterna av luftföroreningar som idag är världens största enskilda miljöhälsorisk. Framtiden för FDM som tillverkningsmetod ser ljus ut, men är tekniken hälsomässigt ljusare än luftföroreningarna dagens masstillverkande fabriker bolmar ut? Denna studie syftar att svara på den föregående frågan med en mängd kvantitativa tester. Partikelkoncentrationer i mikrostorlek jämförs mellan olika inställningar och miljöer med hjälp av två 3D-skrivare i syfte att öka förståelsen och förebygga dessa hälsorisker. Detta projekt bygger på en förstudie (se Bilaga 1) Denna förstudie talar mer detaljerat om vad luftföroreningar är, dess negativa hälsoeffekter samt går igenom konstruktionen av partikelmätaren, vilken i denna används för att mäta partikelkoncentrationer i klassificeringarna PM10 och PM2.5. Totalt genomfördes 19 tester, varav två tester var identiska med syftet att avgöra variansen. Från testerna som jämfört två skrivare kunde medelvärden av partikelkoncentrationer i PM10 eller PM2.5 för skrivaren Stratasys Uprint SE Plus  inte urskiljas från rummens grundvärden. Skrivaren Makerbot Replicator+ visade en snittökning av partikelkoncentrationer i både PM10 och PM2.5 med 60-70% jämfört med grundvärdet. Skillnaden mellan skrivare beror främst på att Stratasys Uprint har en innesluten byggplatta, vilket Makerbot Replicator+ saknar. Partikelkoncentrationen i luften steg markant efter dörren på Stratasys Uprint öppnats och nådde då i de flesta fall värden för PM10, vilka var större än ett hos Makerbot-skrivaren identiskt test. Filamentfärg, rumsstorlek samt ventilation har också en påverkan på rummets koncentration av mikropartiklar, där ett större välventilerat rum når lägre koncentrationer än ett litet rum utan ventilation. Tyvärr har denna typ av studie har ingen standardiserad mätmetod, vilket gör att resultaten blir situationsanpassade och kan ha en varierande precision vid jämförelser mellan studier. Slutligen rekommenderar jag, utifrån studiens resultat att det kan vara värt att satsa på en innesluten skrivare ifall man under längre perioder kommer vistas i närheten av en sådan. Alternativt bör skrivaren placeras i ett ventilerat rum där man inte vistas så ofta. / <p>Betyg 2020-08-21</p>

In recent years, respiratory diseases have emerged as a leading cause of mortality across the globe. In the United States alone respiratory diseases are the fourth leading cause of deaths annually. Moreover, with the rapid increase of industrialization and urbanization, the occurrences of respiratory diseases are expected to remain high with strong chances of increasing in the future. To ameliorate the epidemic of respiratory disease, it is first important to understand its underlying mechanisms. Respiratory research studies in animals have elucidated the chronological order of the pathological events and systemic responses inside the lung, but understanding the response of individual cell types inside the lung is necessary to outline the initiators and mediators of the pathological events. Many research studies have aimed to understand the behavior of individual cell types, from the lung, under different pathological conditions specific to the respiratory system. However, the cell culture systems used in most of these studies were limited by the absence of the dynamic cell growth environment present in actual lung tissues. The lung exists in a mechanically active environment, where different amounts of circumferential and longitudinal expansion and contraction occur during breathing movements. Thus, simulating the biomechanical environment in in vitro cell culture models may improve the cellular functionality and the outcome of the research studies. Moreover, the stimulation of biomechanical forces in in vitro cell cultures provides the advantage of mimicking the mechanical environment, related to different pathological conditions. In our study we used a dynamic in vitro cell culture system capable of implementing cyclic equibiaxial deformation in cell monolayers to stimulate different biomechanical environments similar to conditions inside the lung. The dynamic cell growth condition was used to determine the effects of ventilator-induced lung injury and nano-material/pollutant exposure in A549 cell cultures. Examples of such pollutants are diesel particulate matter, multi-walled carbon nanotubes, and single-walled carbon nanotubes. Our results indicated that the dynamic cell growth condition specific to ventilator induced lung injury facilitated an increase in inflammatory and tissue remodeling activities in A549 cells. Under the nano-material/pollutant exposure assessment studies, the dynamic cell growth condition induced changes in inflammation and oxidative stress level which closely resembled those in in vivo studies.

No description available.

Particulate matter (PM) is a widespread air pollutant of microscopic particles that are suspended in the atmosphere. There is high concentration of PM in underground train stations and tunnels. The concentration of particulate matter (PM10) measured in Stockholm’s metro varies significantly between day and nighttime traffic of trains. Emission factors are a representative value of a pollutant released into the atmosphere. These factors can be expressed as the weight of pollutant divided by a unit distance, volume, or weight. In this document it is expressed as the amount of energy used to produce a unit weight. Such factor expresses estimation of emissions from train wheel-rail contact and brake. Simulation of particulate matter using IDA tunnel was conducted to evaluate and predict particulate matter (PM10) concentration levels. Previous measured data of PM10 from Mariatorget’s platform (performed by SLB analysis) was used for the validation of the simulation model. These data were collected during winter and summer periods. It was then used as fundamental reference to simulate and calibrate emission factors. Important parameters of the tunnel, platform and trains that were used in traffic were imported. There are ventilation shafts on each end of the platform. These ventilation shafts are open fully during summer and closed during winter periods. Thus, two case scenarios, winter and summer were investigated. The results obtained were later evaluated and analysed. Sensitivity analysis was made to test the effect of ventilation shaft’s openings on emission factors. The results from winter case study showed that emission factors are 0.57 g/kWh from wheel-rail contact and 0.031 g/kWh from brakes. Emission factors from wheel-rail contact give 70% of the measured PM10 concentration whereas brakes give 30% of PM10 concentrations. Results obtained from summer case study showed that emission factors are 0.61 g/kWh and 0.05 g/kWh from wheel-rail contact as well as from brakes, respectively. / Partiklar är en utbredd luftföroreningar av mikroskopiska partiklar som finns i luften. Det finns höga halter av PM (particulate matter) i underjordiska tågstationer och tunnlar. Partikelhalten (PM10) som är uppmätt i Stockholms tunnelbana varierar betydligt mellan dag- och natttågtrafik. Emissionsfaktorn är ett representativt värde för mängden partiklar som släpps ut i atmosfären. Dessa faktorer kan uttryckas som massan av partikel per enhetsavstånd, volym eller vikt. I detta dokument uttrycks detta som den mängd energi som går åt för att producera enhetsviktspartiklar. Faktorn uttrycker en uppskattning av partikelemissioner från hjul-rälskontakt och broms. Simulering har genomfördes i IDA tunnel för att utvärdera och förutsäga partikelhalten på tågplattformar. Tidigare uppmätta data under vinter och sommar från Mariatorgets plattform (utförd av SLB-analys) användes för validering av simuleringsmodellen. Detta användes sedan som grundläggande referens för att simulera och kalibrera emissionsfaktorer. Viktiga parametrar för tunneln, plattformen och tågen som användes i trafiken är inhämtade och evaluerade. Ventilationsschakt finns i varje ände av plattformen. Dessa ventilationsschakt är öppna under sommaren och stängda under vinterperioden. Således undersöktes två scenarier, vinter- och sommarfall. De erhållna resultaten utvärderades och analyserades senare. Känslighetsanalys gjordes för att testa effekten på emissionsfaktorerna av ventilationsschaktens öppningsgrad. Resultaten från vinterfallstudien visade att emissionsfaktorerna är 0,57 g/kWh från hjul-rälkontaktoch 0,03 g/kWh från bromsarna. Emissionsfaktorn från hjul-rälkontakten ger 70 % av den uppmätta PM10 koncentrationen, medan bromsarna ger 30 %. Resultaten från sommarfallstudien visade att emissionsfaktorerna är 0,61 g/kWh och 0,05 g/kWh från hjul-rälkontakten och bromsarna, respektive.

De ökande luftföroreningarna i Europa är ett allvarligt miljöproblem, och vägtransporterna är en av de största orsakerna till detta. För att ta itu med detta problem och uppfylla nya utsläppskrav måste efterbehandlingssystemen för avgaser förbättras. Det är viktigt att förstå sammansättningen, egenskaperna och mängden partiklar (PM) som produceras av dieselmotorer för att kunna minska partikelutsläppen med dieselpartikelfiltret (DPF). Denna studie ger en djupgående analys av partikelutsläpp från tunga dieselmotorer, med fokus på att förstå källorna till partikelutsläpp, deras inverkan på partikelns struktur och reaktivitet. Olika filter för att samla in partiklarna användes och analyserades. Dessutom utvecklades och diskuterades en extraktionsmetod för att avlägsna partiklarna från filtren. Förhållandet mellan aska och sot samt kinetiska oxidationsparametrar har undersökts för flera prover från sex- och åttacylindriga motorer under olika driftscykler. Morfologiska egenskaper hos aska och sot undersöktes med SEM. Askfraktionen uppskattades ligga mellan 3 och 23 procent av den totala PM-sammansättningen. Askans elementära sammansättning undersöktes med hjälp av EDS och ICP. Viktförlustkurvor erhölls med TGA och de kinetiska parametrarna för sotoxidation beräknades med den icke-isotermiska metoden. Aktiveringsenergierna, som befanns ligga i intervallet 145-162 kJ/mol, visade att alla de testade sotproverna hade en liknande reaktivitet. Ytterligare studier behövs för att förbättra insamlings- och analysmetoderna för att uppnå tillförlitliga resultat. / The rise in air pollution in Europe is a pressing environmental health concern, and road transport is a major contributor. To address this issue and meet new emission standards, exhaust aftertreatment systems must be improved. Understanding the composition, properties, and amount of particulate matter (PM) produced by diesel engines is critical for reducing PM emissions with the diesel particulate filter (DPF). This research provides an in-depth analysis of PM emissions produced by heavy-duty diesel engines, with focus on understanding the sources of PM emissions, their impact on the structure and on the reactivity of the PM. Various filters to collect the particulate were employed and critically analysed. Furthermore, an extraction procedure to remove the PM from the filters was developed and discussed. Ash to soot ratio and kinetic oxidation parameters have been investigated for several samples deriving from 6-cylinder and 8-cylinder engines during different operational cycles. Morphological features of ash and soot were investigated with SEM. The ash fraction was estimated to lie between 3 and 23 percent in the total PM composition. Ash elemental composition was carried out through EDS and ICP. Weight loss curves were obtained with TGA and the soot oxidation kinetic parameters were calculated with the non-isothermal multiple-ramp rates method. The activation energies, which were found to be in the range of 145-162 kJ/mol, demonstrated that all of the soot samples tested had a similar reactivity. Further studies are needed to improve the collection and analysis methods in order to achieve reliable results.