<p>Denna rapport utgör dokumentationen av ett examensarbete utfört på Atlas Copco Secoroc i Fagersta under handledning av Maskinkonstruktions före detta universitetslektor Håkan Wettergren och Fluid & Mekaniksystems professor Karl-Erik Rydberg och på Atlas Copco Secoroc konstruktör Risto Wisakanto, avdelningschef Thomas Greijer, båda avdelning DTH, samt Secorocs utvecklingschef Lars Holmgren.   Arbetet syftar till att utveckla en simuleringsmodell vilken ska användas vid utveckling av pneumatiska sänkborrmaskiner. Målsättningen var att göra en så bra modell som möjligt, en modell som skulle kunna användas vid utveckling av nya sänkborrmaskiner, och att stegvis förfina en i grunden enkel modell. Första modellen var dock lite för enkel och baserad på teori för slutna system så den gick inte bygga vidare på utan det var enklare att göra en helt ny modell baserad på teori för öppna system. Det var dock inte förgäves att bygga den första modellen utan de geometriska villkoren som använts i den enkla modellen kunde återanvändas i den mer avancerade som tack vare detta relativt snabbt kunde skapas.  Den mer avancerade modellen ger värden som stämmer mycket bra överens med mätresultat vid höga tryck, i detta fall 16 bar. Att modellen inte stämmer överens så bra vid låga tryck kan bero på flera saker, naturligtvis på att faktorer som försummats kanske har stor inverkan vid låga tryck eller att mätvärdena helt enkelt är fel. Maskinen går inte stabilt 6 respektive 10,5 bar utan gör det först vid 16 bar vilket gör att det är relevant att jämföra simulerade värden med mätvärden först vid 16 bar, en annan felkälla kan vara att givarna inte hänger med i det snabba förloppet samt att de inte är helt exakta (Greijer, 2002).     Kartläggning av en befintlig maskins geometrier, studier av termodynamiska lagar samt provborrningsresultat har legat till grund för modellen.</p> / <p>This report constitutes the documentation of a master thesis performed at Atlas Copco Secoroc in Fagersta under supervision by the division of Machine Design’s former lecturer (PhD) Håkan Wettergren and the division of Fluid & Mechanical Engineering System’s professor (PhD) Karl-Erik Rydberg and at Atlas Copco Secoroc design engineer Risto Wisakanto, head of department Thomas Greijer, both department DTH, and Secorocs head of research and development Lars Holmgren. The purpose with this work is to develop a simulation model which will be used at development of pneumatic down-the-hole hammers.  Mapping of an existing machines geometry, studies of thermodynamic laws and test results is the basic sources used during development of this model.</p>

The aim of this thesis was to construct undergraduate chemistry students’ conceptions of enthalpy and its change, internal energy and its change, heat and work. Conceptions make it possible to identify students’ problems with the taught content. How students’ exam results are affected by qualitative/conceptual questions was also investigated. Two chemistry teachers in both secondary school and higher education participated in the first study. Thereafter, three empirical studies with undergraduate students were done, including a total number of 64, 22 and 10 participants. Methods and tasks from chemistry education research were used and new tasks were developed during the research process. Answers to questionnaires, hand-ins, exams and interview transcripts were analyzed qualitatively. The constructed conceptions were descriptive categories divided into two types, the underlying and the logical. Nine conceptions were constructed. Students expressed enthalpy change as heat at constant pressure like a mantra, since their responses to specific issues contradicted the explicitly used definition. An artifact was necessary to identify work and expansion work and technical work were primarily described as functions of volume. Enthalpy and enthalpy change were considered as a form of energy or as interchangeable. Students argued that enthalpy change and heat were the same, since the reactions were the same, regardless of constant pressure or constant volume. Enthalpy change was heat when no work was done. One possible explanation was that students argued that ΔU was the energy transferred as heat. Students’ interpretations of the tasks clarified that tasks can be further developed. On three of four exams students succeeded better when the qualitative/conceptual questions were excluded. The sample size affected the t-tests and only one result was significant. Implications for teaching and research are given. / Syftet med avhandlingen var att konstruera kemistudenters föreställningar om entalpi och dess förändring, inre energi och dess förändring samt värme och arbete. Föreställningar gör det möjligt att identifiera problemområden då ämnesinnehållet undervisas. Hur studenternas resultat på tentamen påverkades av att kvalitativa/konceptuella frågor inkluderades, undersöks också. En studie med två kemilärare på både gymnasiet och inom högre utbildning samt tre studier med totalt 64, 22 och 10 kemistudenter, på olika utbildningsnivåer inom högre utbildning, utfördes. Metoder och uppgifter från ämnesdidaktisk forskning användes och nya uppgifter utvecklades under forskningsprocessen. Svar på enkät-, inlämnings- och tentamensuppgifter samt intervjutranskript analyserades kvalitativt. Föreställningarna som konstruerades var beskrivande kategorier som delats in i två grupper, de underliggande och de logiska föreställningarna. Resultatet visade att studenterna uttryckte att entalpiförändringen är värme vid konstant tryck. Det var likt ett mantra eftersom de samtidigt bortsåg från uttrycket i resten av sina svar. För att arbete ska identifieras krävdes en artefakt och när tryckvolymarbete samt tekniskt arbete beskrevs var det primärt som en funktion av volymen. Entalpi och entalpiförändring tillämpades av studenterna som en energiform eller så var innebörden av begreppen densamma. Studenterna beskrev att samma reaktion ger samma entalpiförändring och värme oberoende av konstant tryck och volym. Vidare beskrevs entalpiförändringen som värmet när inget arbete sker. En möjlig förklaring var att studenterna argumenterade att ΔU var energiöverföringen som värme. Studenternas tolkningar av frågorna tydliggör att frågorna fortfarande kan utvecklas. På tre av fyra tentamina lyckades studenterna bättre när de kvalitativa/konceptuella frågorna exkluderades. t-testen utfördes på gränsen till sitt giltighetsområde och endast ett resultat var signifikant. Även om entalpi och dess förändring är viktiga inom teoribildningen visade empirin att studenterna inte kände till syftet med att införa begreppen i teoribildningen. Implikationer för undervisning och forskning ges.

During the continuous production of bread sometimes there are problems that lead to interruptions in the production and consequently to quality problems. One such problem is the bread burning in the contact area between the bread and the conveyor belt. In order to understand the problem and to know how to quantify it, it is necessary to understand what a thermodynamic system is and what types of systems exist, how the various types of heat transfer are processed, how to measure the temperature of an object by infrared radiation and some mathematical methods such as the least square root method. Temperature measurements were planned and carried out. The goal with the first experiment was to understand how the temperature of the conveyor belt varies during an interruption. All the other tests were done to investigate the effects of different solutions in the temperature variation of the belt. According to the results, the best solution is to turn off the oven during an interruption and the worst to spray the belt with water. To spray the belt with water may be a better solution than these results shows, but it is very affected by other problems, like depositions of limestone on the nozzles. A lot more solutions could be found but due to the time available, it was not possible to investigate all the variables/solutions in the process. A long-term  study would help understand much more within the regulation of the industrial baking process. / Under kontinuerlig produktion av bröd finns det ibland problem som leder till avbrott i produktionen och kvalitetsproblem. Ett sådant problem är att brödet blir bränt  i kontaktytan mellan brödet och transportbandet. För att förstå problemet och veta hur man kvantifierar detta,  är det nödvändigt att förstå vad ett termodynamiskt system är och vilka typer av system finns, hur olika typer av värmeöverföring sker, hur man mäter temperatur med hjälp av infraröd strålning och några matematiska metoder som minst kvadratrotsmetoden. Temperaturmätningar planerades och genomfördes. Målet med det första experimentet var att förstå hur transportbandets temperatur varierar under ett huppehåll. Alla andra tester utförades för att undersöka effekterna av de olika lösningarna i bandets temperaturvariation. Enligt resultaten är den bästa lösningen att stänga av ugnen under ett uppehåll och det värsta att spreya bältet med vatten. Att spreya bältet med vatten kan vara en bättre lösning än vad resultaten visar, men det påverkas mycket av andra problem, som avsättningar av kalksten på munstyckena. Många fler lösningar kunde hittas men det var inte möjligt att undersöka alla variabler / lösningar i processen på grund av tillgänglig tid. En långsiktig studie skulle hjälpa till att förstå mycket mer inom regleringen av industriell bakning.

Starting an engine in low temperatures creates unnecessary wear on components due to the insufficient lubrication of cold engine oil. A cold engine produces more emissions and consumes more fuel. Not all cars are equipped with engine heaters and installing an aftermarket heater is both expensive and time consuming. The aim with this project is to develop a universal engine heater with the ability to heat engine oil efficiently. Installing the engine heater should not require any special tools or expertise. To create a universal engine heater the construction is flexible similar to an electric cable and the length can be modified. The lower part, in contact with the engine oil, contains a resistor with an outside cover of steel to efficiently transfer heat. The challenge is to create an engine heater that is efficient in heating the engine oil while being small enough to fit in most cars. The surface area of the heater plays a large role when it comes to transfer heat efficiently. To heat 6 liters of engine oil from - 20 ° to -6° C takes roughly 2 hours with conventional surface area. By doubling the area by using another design, the same temperature can be reached in about 30 minutes. / Att starta en motor i minusgrader sliter mycket på invändiga komponenter. Detta då motoroljan på grund av högre viskositet inte smörjer lika bra, vilket i sin tur leder till att oljan inte kan cirkulera i motorn. Dessutom släpper en kall motor ut större mängder föroreningar i luften och förbrukar mer bränsle. Alla bilar är inte utrustade med motorvärmare och att eftermontera är både kostsamt och tidskrävande. Målet med projektet är att ta fram en universell motorvärmare med kapacitet att värma upp motoroljan i en personbil på ett effektivt sätt. Motorvärmaren ska inte kräva några speciella verktyg för att monteras och den ska vara lika lätt att montera som den ordinarie oljestickan. Motorvärmaren är konstruerad av ett elastiskt material likt en elsladd för att vara universellt passande. Den nedre delen i kontakt med motoroljan omsluter en resistor och har ett yttre hölje av stål för att ha god värmeöverföringsförmåga. Utmaningen är att konstruera en sticka som kan värma motoroljan tillräckligt snabbt och som är tunn nog att föras in i oljetråget utan hinder. En stor påverkande faktor gällande motorvärmarens prestanda är kontaktytan mellan motorvärmare och motorolja. Att värma upp 6 liter motorolja från -20 till -6° C tar drygt två timmar med oljestickans geometri. Med dubbla kontaktytan kan samma temperatur nås på drygt 30 minuter och denna areaändring kan ske genom att ändra motorvärmarens design.

Aktivt slam är en biologisk process som används i stor utsträckning för rening av avloppsvatten, där bakterier som odlas under luftiga förhållanden avlägsnar organiska ämnen och näringsämnen från förorenat vatten. För industriell verksamhet modelleras denna process för att representera och förutsäga biologiska fenomen. De modeller som används för närvarande (främst modellen för aktiverat slam) ger acceptabla resultat men har vissa begränsningar, t.ex. lång kalibreringstid och beroende av många modellparametrar som är svåra att förutsäga. Under detta projekt som genomfördes på företaget SUEZ bedömdes det om sådana modeller kunde förbättras genom att lägga till ett termokemiskt perspektiv i deras arkitektur, antingen genom att minska antalet parametrar eller genom att teoretiskt förutsäga deras värden. Det termokemiska bidraget bedömdes på två olika nivåer: de stökiometriska förhållanden som beskriver systemet och de biologiska processernas kinetik. På grundval av en omfattande litteraturstudie valdes två metoder ut för att föra in termodynamiska överväganden i dessa delar av modellen. Termodynamiska beräkningar som krävs för att förbättra specifikationen av de förorenande molekyler som finns i vattenmatrisen. Arkitekturen i den ursprungliga modellen för aktiverat slam ändrades för att möjliggöra en differentiering mellan substrat av olika slag. När det gäller den stökiometriska studien visade det sig att den dynamiska förutsättningen av termodynamiska begränsningar för reaktionerna inte var av något större intresse med tanke på de stora mängder energi som finns tillgängliga. Användningen av olika organiska substrat gav dock intressanta resultat, eftersom det gjorde det möjligt att modellera de biologiska beteendena på ett mer detaljerat sätt och att förutsäga tillväxten av specifika typer av mikroorganismer. Den kinetiska studien gav måttliga resultat, med adekvata simuleringar men utan någon ny större förbättring av modellen. Den mest lovande utvecklingen av denna studie tycks vara en modell som omfattar en mängd olika organiska substrat med motsvarande biomassapopulationer, för att kunna rikta in sig på den specifika förekomsten av intressanta bakterier. / Activated sludge is a biological process that is widely used for wastewater treatment, where bacteria grown in aerated conditions remove organic substances and nutrients from polluted waters. For industrial operations, this process is modeled to represent and predict biological phenomena. Currently used models (mainly, the Activated Sludge Model) give acceptable results but suffer from some limitations such as long calibration time and dependency on an many model parameters that are difficult to predict. During this project conducted at the company SUEZ, it was assessed whether such models could be improved by adding a thermochemical perspective to their architecture, either by reducing the number of parameters involved or by predicting theoretically their values. The contribution of thermochemistry was assessed on two different levels: the stoichiometric relations that describe the system, and the kinetics of the biological processes. Based on an extensive literature study, two methods were selected to inject thermodynamical considerations to these parts of the model. Thermodynamic calculations required to improve the specification of the pollutant molecules present in the water matrix. The architecture of the initial Activated Sludge Model was modified to allow for a differentiation between substrates of different nature. Regarding the stoichiometric study, it appeared that the dynamic prevision of thermodynamical constraints over the reactions did not show a major interest considering the high amounts of energy available. However, the use of different organic substrates gave interesting results because it allowed to model more finely the biological behaviors and to predict the growth of specific types of microorganisms. The kinetic study gave mitigated results, with adequate simulations but no new major improvement to the model. The most promising development of this study appears to be a model involving a multiplicity of organic substrates, with corresponding biomass populations, to target the specific occurrence of bacteria of interest.

Our society is becoming more and more electrified every day. However, a significant portion of the world’s electricity generation relies on the combustion of fossil fuels to produce heat, which is subsequently harnessed to generate electricity. One way of generating electricity from heat is by utilizing a Rankine cycle. The basis of a Rankine cycle is to heat a liquid to its boiling point, which causes an increase in pressure that is used to spin a turbine and a generator. Many industries, such as transportation and manufacturing, produce large amounts of waste heat that needs to be removed from the main process. A Rankine cycle variant called an organic Rankine cycle can be used in a heat power system to generate electricity from lower-temperature waste heat, which increases efficiency since less heat is wasted. This thesis focuses on constructing a dynamic model of Climeon’s heat power system called HP300. The HP300 utilizes an organic Rankine cycle to generate electricity. Dynamic modeling is valuable because it provides a deeper understanding of the system, which is beneficial for its development and improvement. Moreover, a system model has the potential to enhance the system’s performance by using advanced control methods. The HP300 consists of four main components: a pump, a turbine, an evaporator, and a condenser. Each component will be modeled individually, and the complete model will be constructed by combining the component models. Additionally, an in-depth investigation of an advanced modeling method for heat exchangers is to be conducted. The constructed model in this thesis has an average error of 4%. The pump and turbine were modeled as steady-state models, and the evaporator and condenser were modeled with data-driven state-space models. The most important output of the model is the power generated by the turbine. The power was modeled with an average error of 6%. The turbine model performs best for pressure ratios of 1.75 and above. The model for the condenser had larger errors than the evaporator since it had fewer input variables. Improving the model of the condenser would decrease the overall errors of the model. / Vårt samhälle blir mer och mer elektrifierat för varje dag som går. En betydande del av världens elproduktion är dock beroende av förbränning av fossila bränslen för att producera värme, som sedan utnyttjas för att generera el. Ett sätt att generera el från värme är att använda en Rankine-cykel. Grundprincipen för en Rankine-cykel är att värma upp en vätska till dess kokpunkt, vilket orsakar en tryckökning som används för att snurra en turbin, kopplad till en generator. Många industrier, som exempelvis transport och tillverkning, producerar stora mängder restvärme som måste avlägsnas från huvudprocessen. En variant av Rankine-cykeln som kallas organisk Rankinecykel kan användas i ett värmekraftsystem för att generera elektricitet från restvärme med lägre temperatur, vilket ökar effektiviteten eftersom mindre värme går förlorad. Detta examensarbete fokuserar på att konstruera en dynamisk modell av Climeons värmekraftsystem vid namn HP300. HP300 använder en organisk Rankine-cykel för att generera elektricitet. Dynamisk modellering är värdefull eftersom den ger en djupare förståelse av systemet, vilket är fördelaktigt för dess utveckling och förbättring. Dessutom har en systemmodell potentialen att förbättra systemets prestanda genom att använda avancerade reglermetoder. HP300 består av fyra huvudkomponenter: en pump, en turbin, en förångare och en kondensor. Varje komponent modelleras individuellt och hela modellen konstrueras genom att komponentmodellerna kombineras. Dessutom utförs en fördjupad undersökning av en avancerad modelleringsmetod av värmeväxlare. Den konstruerade modelled i detta arbete har ett genomsnittligt fel på 4%. Pumpen och turbinen modellerades som stationära modeller, medan förångaren och kondensorn modellerades med datadrivna state-space-modeller. Modellens viktigaste variabel är den effekt som genereras av turbinen. Den modellerade effekten hade ett genomsnittligt fel på 6%. Turbinmodellen presterar bäst för tryck-kvoter på 1, 75 och högre. Kondensor modellen hade större fel än förångaren eftersom den hade färre ingångsvariabler. En förbättring av kondensorns modell skulle förbättra modellens övergripande noggrannhet.

As is the case with many other manufacturers of vehicles, Volvo Construction Equipment has a constantly increasing amount of electric and electronic equipment in their articulated haulers. These are of great use in modern machines, bringing functions, and safety that were not possible before, but they also bring more cables to handle. In the case of the articulated haulers a quite thick cable harness of about 15 meters in length reaches from the driver’s cabin in the front to the components in the far back end of the vehicle. This is not only a lot of long cables to handle both during assembly and service, but the nature of signals traveling in cables is that the voltage gets weaker with distance. This phenomenon has to be accounted for by measuring devices dependent on the voltage. It has been suggested that a device referred to as an intelligent node, or ICCS-module, which communicates digitally via CAN could be installed in the back of the articulated haulers. This module would be independent of the mentioned drop in voltage. The ICCS-module will be receiving a small bundle of cables being routed from the driver’s cabin. From it cables would go out to a majority of the components in its vicinity. The components connected to the node would not need to have any other cables. This thesis is focused on the mechanical aspects of installing this ICCS-module. Having electric and electronic equipment on construction vehicles is a challenge when it comes to protecting the device from the harsh environment that is the hauler’s exterior. It will have to withstand being immersed in water for long periods of time, greatly varying temperatures, vibrations and shocks as well as being hit by projectiles. The placement as well as the design of the enclosure should be chosen with respect to both the devices length of life and how well it fulfils its intended role and achieves the expected results. To produce an enclosure and find a placement aiming to satisfy these conditions, a traditional product development process were executed. The articulated haulers as well as relevant literature were researched. Concepts were generated and evaluated by both the author and by employees at Volvo Construction Equipment until a final concept for the enclosure and placement were found. The enclosure were then designed in detail specifying the material, manufacturing techniques, controlled for thermodynamic circumstances, modelled in Catia V5 and controlled for vibrations. It was concluded that the enclosure should be able protect the ICCS-module after some more development and that the placement and cable routing results in a much shorter total cable length.

This master's thesis is an investigation and evaluation of MELCOR (a software tool for severe accident analyses regarding nuclear power plants), or more correctly of the (ASEA-Atom BWR 75) reactor model developed for version 1.8.6 of MELCOR. The main objective was to determine if MELCOR, with the reactor model in question, is able to produce satisfactory results in severe accident analyses compared to results made by MAAP, which is currently the only official software tool for this application in Sweden. The thesis work is related to the RASTEP project. This project has been carried out in several stages on behalf of SSM since 2009, with a number of specific issues explored within an NKS funded R&amp;D project carried out 2011-2013. This investigation is related to the NKS part of the project. The purpose with the RASTEP project is to develop a method for rapid source term prediction that could aid the authorities in decision making during a severe accident in a nuclear power plant. A software tool, which also gave the project its name, i.e. RASTEP (RApid Source TErm Prediction), is therefore currently under development at Lloyd's Register Consulting. A software tool for severe accident analyses is needed to calculate the source terms which are the end result from the predictions made by RASTEP. A set of issues have been outlined in an earlier comparison between MAAP and MELCOR. The first objective was therefore to resolve these pre-discovered issues, but also to address new issues, should they occur. The existing MELCOR reactor model also had to be further developed through the inclusion of various safety systems, since these systems are required for certain types of scenarios. Subsequently, a set of scenarios was simulated to draw conclusions from the additions made to the reactor model. Most of the issues (pre-discovered as well as new ones) could be resolved. However the work also rendered a set of issues which are in need of further attention and investigation. The overall conclusion is that MELCOR is indeed a promising alternative for severe accident analyses in the Swedish work with nuclear safety. Several potential benefits from making use of MELCOR besides MAAP have been identified. In conclusion, they would be valuable assets to each other, e.g. since deviations in the results (between the two codes) would highlight possible weaknesses of the simulations. Finally it is recommended that the work on improving the MELCOR reactor model should continue. / RASTEP

Att minska energianvändningen är något det pratats mer och mer om de senaste åren. Det finns olika sätt att minska energianvändningen på och ett av dessa är att återvinna värmeenergi. Det kan gälla både spillvärme och nyttig värme. Detta går att tillämpa i industrin, transportsektorn, hushåll och till vardags. Gemensamt för dessa processer är att det används stora mängder energi vilket till stor grad består av förluster till omgivningen eller att processerna inte optimeras. På senare tid har det forskats kring teknologi som kan ta vara på denna värmeenergi och på så vis minska förlusterna. En teknologi för detta är termoelektriska generatorer (TEG) som bygger på Seebeckeffekten för att generera elektricitet från temperaturskillnader. När ett TEG-element utsätts för värme på en sida och kyla på den andra sidan så genereras en elektrisk spänning. En elektrisk ström och effekt kan tas ur kretsen om elementet kopplas till en elektrisk last. Materialet i elementet består av halvledarmaterial med låg värmeledningsförmåga och en hög elektrisk ledningsförmåga. Teknologin har funnits länge men aldrig tillämpats i någon större grad. Nu på senare år har intresset ökat och kommersiella produkter med TEG-element har tagits fram. I detta arbete har en sådan produkt testats för att se hur lämpligt det skulle vara att använda dessa vid hushåll som inte är anslutna till elnätet och har en vedkamin för uppvärmning. TEG-enheten testas på en värmeplatta där ställbara temperaturer är möjliga för att testa prestandan vid temperaturerna 150° C, 200° C och 230° C. En krets sätts ihop för att kunna mäta av värden på spänning och ström vid olika laster som sätts med resistorer. Mätningarna görs med en ökning på 0,1 A vid varje mätning. Resultatet från dessa tester visar att maximal effekt på 14 W uppnås hos produkten vid 230° C. När modifiering av produkten görs för att öka temperaturskillnaden uppnås 17,8 W vilket tyder på att effekten ökar när delta T ökar. Den spänning som uppnås vid öppen krets var som högst 31 V och vid maximal effekt var den 17,8 V. Strömmen var då 1 A. De resultat som testerna gav levde inte upp till de 25 W som produkten sägs kunna ge. Produkten saknar även viktiga komponenter så som spänningsreglerare.Det går av både teori och tester avgöra att det är ett lämpligt sätt att använda sig av TEG-enheter för att generera små mängder elektricitet vid hushåll utan koppling till elnätet. / In recent years the topic of reducing the energy usage has been on the agenda. There are several ways of reducing the energy usage and one of these is to recycle heat energy. It could be both waste heat and useful heat. This can be implied to the industry, transport sector, households and on daily activities. The common factor between these is that large quantities of energy is used and to a large extent consists of losses to the surrounding or from processes that are not optimized. In recent time there has been done research around technology that can recycle and use this heat energy and in return reduce the energy usage. One technology to do this is thermoelectric generators (TEG) that are implementing the Seebeck effect to generate electricity from temperature differences. When a TEG-element have one side that is exposed to a heat source and one side being cooled down an electric voltage is being generated. An electric current and power can then be used from the circuit if the element is connected to an electric load. The material in the element exists of semiconductive materials with low heat conductivity and high electric conductivity. The technology has existed for a long time but has never been implemented to a larger extent. It is only in recent years that the interest has grown and some commercial products with TEG-elements has been developed. In this thesis one of these products has been tested to see how viable it would be to use these within a household that is not connected to the electrical grid and where the house is heated with a wood-burning stove. The TEG-product is tested on a heat plate where it is possible to set a desired temperature. The temperatures of 150° C, 200° C and 230° C are chosen for testing the performance of the product. A circuit is put together to be able to read the values of the voltage and current at different loads that are set with resistors. The measurements are done with an increase of 0,1 A for every measurement. The result from these tests shows that the maximum power of 14 W is achieved at 230° C on the hot side. But when modification of the product is made to increase the temperature difference a value of 17,8 W is attained. This indicate that the power is increasing when the temperature difference is increasing. The attained voltage at open circuit was as highest 31 V and at maximum power it was 17,8 V. The current was then 1 A. The results that the testing gave did not match the value of 25 W that the datasheet says the product can deliver. Also, the product is missing important components such as voltage regulator.It is possible from both the theory and the testing to see that it is suitable to use a TEG-product to generate small amount of electricity to households that are not connected to the electrical grid.

The use of renewable wood-based fuel has been increasing in the last few decades because it is said to be carbon neutral. However, wood-based fuel, and especially used wood (also known as recycled wood or waste wood), is more corrosive than virgin wood (forest fuel), because of higher amounts of chlorine and heavy metals. These elements increase the corrosion problems at the furnace walls where the oxygen level is low. Corrosion mechanisms are usually investigated at the superheaters where the temperature of the material and the oxygen level is higher than at the furnace walls.  Much less work has been performed on furnace wall corrosion in wood or used wood fired boilers, which is the reason for this project.    Tests are also mostly performed under simplified conditions in laboratories, making the results easier to interpret.  In power plants the interpretation is more complicated. Difficulties in the study of corrosion processes are caused by several factors such as deposit composition, flue gas composition, boiler design, and combustion characteristics and so on. Therefore, the laboratory tests should be a complement to the field test ones. This doctoral project involved in-situ testing at the furnace wall of power boilers and may thus contribute to fill the gap. The base material for furnace walls is a low alloy steel, usually 16Mo3, and the tubes may be coated or uncoated. Therefore tests were performed both on 16Mo3 and more highly alloyed materials suitable for protective coatings. Different types of samples exposed in used-wood fired boilers were analysed by different techniques such as LOM (light optical microscopy), XRD (X-ray diffraction), SEM (scanning electron microscopy), EDS (energy dispersive spectroscopy), WDS (wavelength dispersive spectroscopy), FIB (focused ion beam) and GD-OES (glow discharge optical emission spectroscopy). The corrosion rate was measured. The environment was also thermodynamically modelled by TC (Thermo-Calc ®). The results showed that 16Mo3 in the furnace wall region is attacked by HCl, leading to the formation of iron chloride and a simultaneous oxidation of the iron chloride. The iron chloride layer appeared to reach a steady state thickness.   Long term exposures showed that A 625 (nickel chromium alloy) and Kanthal APMT (iron-chromium-aluminium alloy) had the lowest corrosion rate (about 25-30% of the rate for 16Mo3), closely followed by 310S (stainless steel), making these alloys suitable for coating materials. It was found that the different alloys were attacked by different species, although they were exposed in the boiler at the same time in the same place. The dominant corrosion process in the A 625 samples seemed to be by a potassium-lead combination, while lead did not attack the APMT samples. Potassium attacked the alumina layer in the APMT samples, leading to the formation of a low-protective aluminate and chlorine was found to attack the base material.  The results showed that stainless steels are attacked by both mechanisms (Cl- induced attack and K-Pb combination). Decreasing the temperature of the furnace walls of a waste wood fired boiler could decrease the corrosion rate of 16Mo3. However, this low corrosion rate corresponds to a low final steam pressure of the power plant, which in not beneficial for the electrical efficiency. The short term testing results showed that co-firing of sewage sludge with used wood can lead to a reduction in the deposition of K and Cl on the furnace wall during short term testing. This led to corrosion reduction of furnace wall materials and coatings. The alkali chlorides could react with the aluminosilicates in the sludge and be converted to alkali silicates. The chromia layer in A 625 and alumina in APMT were maintained with the addition of sludge. / Förnybara träbaserade bränslen har ökat i användning under de senaste decennierna, eftersom det är koldioxidneutrala. Emellertid är träbaserade bränslen, och i synnerhet använt trä (även känt som återvunnet trä, returträ eller träavfall), mer korrosivt än skogsbränsle, på grund av högre halter klor och tungmetaller. Dessa ökar korrosionsproblemen på eldstadsväggarna, särskilt på platser där syrehalten är låg. Korrosionsmekanismer undersöks vanligtvis på överhettare dvs. på områden där materialets temperatur och syrenivån är högre än vid eldstadsväggarna. Färre arbeten har utförts på eldstadskorrosion i returträ pannor, vilket är motiveringen till detta projekt. Normalt sätt så görs endast i laboratorietester där resultaten är lättare att tolka. I kraftverk är tolkningen mer komplicerad. Undersökningar av korrosionsprocesser försvåras av flera faktorer såsom panndesign, förbränningsegenskaper, rökgassammansättning, beläggningskemi och så vidare. Därför bör laboratorietester kompletteras med fältförsök. Detta doktorandprojekt kan således bidra till att fylla denna brist. Eldstadsväggarna är uppbyggda av flera rör som svetsas samman och de består vanligtvis av 16Mo3 stål. Rören kan vara belagda eller obelagda. Tester har därför genomförts på 16Mo3 samt på höglegerade material vilka är lämpliga som skyddande beläggningar. Olika typer av prov som exponerats i förbränningspannor av returträ analyserades med olika tekniker såsom SEM (svepelektronmikroskopi), EDS (energidispersiv spektroskopi), WDS (våglängd dispersiv spektroskopi), FIB (fokuserad jonstråle) LOM (ljusoptisk mikroskopi), XRD (röntgendiffraktion), och GD-OES (glimurladdning med optisk emissionsspektroskopi). Miljön samt korrosionsprocesser har modellerats termodynamiskt med mjukvaran TC (Termo-Calc®). Resultaten visade att 16Mo3 i eldstadsväggen angrips av väteklorid, vilket leder till bildning av järnklorid och en samtidig oxidation av järnkloriden. Järnkloridskiktet verkade nå ett stationärt tillstånd vad avser tjocklek. Sex veckors prov visade att A 625 (nickelkromlegering) och Kanthal APMT (järnkromaluminiumlegering) hade den lägsta korrosionshastigheten (ca 25-30% av korrosionshastigheten för 16Mo3), följt av 310S (rostfritt stål). Vi har funnit att de olika legeringarna angrips genom olika mekanismer, även om de var exponerade i pannan samtidigt på samma plats. Den dominerande korrosionsmekanismen för legeringen A 625 verkar i huvudsak bero på kalium och bly, medan bly inte attackerar Kanthal APMT. Kalium angriper aluminiumoxidskiktet på Kanthal APMT, vilket leder till bildning av icke-skyddande aluminat medan klor i sin tur attackerar basmaterialet. Resultaten visar att rostfritt stål attackeras genom klor-inducerad korrosion samt kalium och bly i kombination. Reducering av temperaturen kan minska korrosionshastigheten hos 16Mo3. Men denna lägre korrosionshastighet motsvarar ett lågt slutligt ångtryck hos kraftverket, vilket inte är fördelaktigt för elverkningsgraden. De kortare exponeringarna visade att samtidig förbränning av avloppsslam med returträ kan leda till minskad avsättning av kalium och klor i form av alkaliklorider på eldstadsväggarna. Detta ledde till korrosionsminskning av alla studerade material. Dessa alkaliklorider skulle kunna reagera med aluminiumsilikaterna från slammet och omvandlas till alkalisilikater. Detta verkar minska den alkali-inducerade korrosionen på A 625, APMT och 310S. Den aluminiumoxid som bildades på APMT och det kromoxidskikt som bildades på A 625 upprätthölls med tillsats av slam. / <p>QC 20151015</p>