No description available.

Föreliggande rapport behandlar det alternativa stommaterialet lersten. Lera är ett gammalt och traditionellt byggnadsmaterial vars kunskap och egenskaper har fallit i glömska. Detta har gjort att materialet och dess egenskaper generellt är okänt i dagsläget och problematik uppstår bland annat vid ansökan om bygglov. Regler och krav på produkter utvecklas ständigt och finns registrerade i en byggproduktförordning kallad CPR (Construction Products Regulation) som sammanställts av Europeiska unionen. Syftet med kraven är att alla material inom EU:s byggsektor ska jämföras och bedömmas utifrån samma förutsättningar via prestandadeklaration och CE-märkning. De dokumenterade materialegenskaperna underlättar den internationella handeln mellan medlemsländerna i EU. Aktörer i byggbranschen anser lera som ett otillförlitligt material då det råder brist på fastställda egenskaper. För att lera som byggnadsmaterial ska bli standardiserat och därmed klara EU:s krav behövs mer forskning om materialet. Denna studie syftar till att undersöka lermaterial med armering av hampa utifrån aspekterna tryckhållfasthet, värmeledningsförmåga och ånggenomsläpplighet. Studien utgår från lerstenar framställda från ett markområde utanför Gävle. Fyra varierande sammansättningar har undersökts med anledning att fastställa lerstenars egenskaper och armeringsmaterialet hampas inverkan på resultaten. Genom undersökning av de ovannämnda områdena samt kritiska granskningar av tidigare genomförda studier har tabellvärden inom vardera område fastställts. De metoder som används är baserade på standardiserande metoder och inkluderar kvalificerade beräkningar. Resultaten har analyserats utifrån varierande densitet och sammansättningar där mängden hampa har betonats. Resultaten inom tryckhållfasthet konstaterades utifrån beräknade karakteristiska värden inom variationen 1,11–1,92 MPa och kan därmed efterliknas betonghålblock. Hampans egenskaper av att vara segt och hållbart förbättrar tryckhållfastheten vid porösa material. Inom värmeledning fastställdes att resultaten påminner om värmekonduktiviteten för sandfyllning på 0,4 W/m*K då lerstenarnas värmekonduktivitet varierade mellan 0,301–0,377 W/m*K. Skillnaden mellan samtliga lerstenars ångpermeabilitet är marginella då resultaten varierade mellan 3,63–4,06*10-6 m2/s. Resultaten i undersökningen möjliggjorde en teoretisk undersökning av risk för kondens i lerkonstruktioner där områdena tryckhållfasthet, värmeledningsförmåga och ånggenomsläpplighet samverkar. / The study deals with the alternative framework material adobe. Clay is an old and traditional building material which properties and qualities have been forgotten. This has made the material and its properties unknown and problems arise for instance when applying for building permits. Rules and regulations for products are constantly developed and are registered in the Construction Products Regulation, CPR, which is compiled by the European Union. The purpose with the regulations is that all materials within the European Union’s construction sector will be evaluated based on the same conditions through Declarations of Products and CE marking. The documented properties of the materials facilitate the international trading between countries within the European Union. Operators in the building industry consider clay as an unreliable material because determined properties are missing. More research is required to get clay standardized as a building material and pass EU’s regulations. This study intends to investigate clay material with hemp as reinforcement from the aspects compressive strength, thermal conductivity and water vapor diffusion permeability. The study is based on adobes produced in a land area outside Gävle, Sweden. Four varying compositions have been investigated with reason to determine adobes properties and the reinforcement material hemp’s impact on the results. Through examination of the above mentioned areas as well as critical audits of earlier studies have table values within each area been established. The methods that have been used are based on standardized methods and include qualified calculations. The results have been analyzed based on varying density and compositions where the amount of hemp has been emphasized. The results of the compressive strength tests was found from calculated characteristic values within the variance 1,11–1,92 MPa and can thus imitate concrete hollow blocks. The hemp’s properties as tough and durable improve the compressive strength when using porous materials. The thermal conductivity tests determined that the results resembles the thermal conductivity for sand fill at 0,4 W/m*K since the adobes thermal conductivity varied between 0,301–0,377 W/m*K. The difference between all adobes water vapor diffusion permeability are marginal since the results varied between 3,63–4,06*10-6 m2/s. The results of the study made it possible to do a theoretical investigation of the risk for condensation in clay constructions where the areas of compressive strength, thermal conductivity and water vapor diffusion permeability interact together.

Sammanfattning Fukt i material kan påverka energibehovet dels genom ökad värmeledningsförmåga hos materialet och dels genom att energi krävs för att materialet ska torka ut. Genom simuleringar i WUFI av fuktinnehållet i de olika ingående materialen i Blå Jungfrun och därefter genom beräkningar enligt standarden ISO 10456:700 har detta arbete visat att fuktinnehållet i materialen i Blå Jungfrun inte leder till en ökad värmeledningsförmåga och därmed inget ökat energibehov. Detta arbete har med hjälp av simuleringar i WUFI visat att uttorkningen av betong kräver energi men att den däremot inte har en betydande inverkan på energibehovet under bruksskedet då den är utslagen på m2 Atemp. Simuleringarna i WUFI visar också att uttorkningstiden varierar med konstruktionstyp och att det kan ta mellan 10 och +30 år för att konstruktionen ska komma i jämvikt med omgivningen. Simuleringarna visar även att huvuddelen av torkningen sker under eldningssäsongen. Simuleringar har gjorts i TorkaS och WUFI för att se vct:s inverkan på uttorkningstid och energibehov. TorkaS visar en tydlig förkortning av uttorkningstid då ett lägre vct används. Simuleringarna i WUFI visar däremot att ett lägre vct har en mycket liten eller ingen inverkan på energibehovet. Det kan därför vara lämpligt att använda ett lägre vct för att få en kortare uttorkningstid, särskilt i grundplattan som har svårt att torka ut, men det är tveksamt om det är motiverat att använda ett lägre vct för att få ett lägre energibehov. Nivåer på energiåtgång som krävs för uttorkning som erhållits i detta arbete är ganska betydande lägre än de nivåer som beräknats under projekteringen och de nivåer som uppmätts under det första driftsåret för Blå Jungfrun. Det krävs dock fler mätningar under flera driftsår för att kunna göra en bedömning om rimligheten för både beräknade nivåer under projekteringen och beräknade nivåer i detta arbete.

SammanfattningI detta examensarbete undersöktes vardagsföreställningar i värme och temperatur som existerar bland gymnasieelever på det naturvetenskapliga programmet på en skola i södra Sverige. Syftet var också att undersöka eventuella skillnader i dessa vardagsföreställningar mellan de tre årskurserna. Undersökningen har skett med hjälp av en enkät i vilken nio fysikproblem med svarsalternativ besvarades av eleverna. Svarsalternativen bestod av det korrekta vetenskapliga svaret samt vanliga vardagsföreställningar från tidigare forskning. Analysen visar att det till största delen är samma vardagsföreställningar som existerar i de tre årskurserna, men att vardagsföreställningarna förekommer i olika hög grad.

Glaciers are important components of the Earth's environment and are mainly found in polar and high elevation areas. They are crucial for understanding the past, ongoing and upcoming environmental changes, relevant for fresh water supply, logistical and recreational purposes. Subsurface temperature of glaciers is an important parameter heavily influencing the fluxes of mass and energy. The project focuses on how the temperature changes inside glaciers and which factors contribute to the change. Thermal conduction is one of the key processes controlling the thermodynamics of glaciers. This defines how well heat is transferred inside glaciers and how well the temperature propagates. The process of heat conduction at Lomonosovfonna ice field, Svalbard, is described using numerical simulations constrained by measured initial and boundary conditions. Simulated subsurface temperature is in line with measurements before the onset of melt in summer. After that deviations increase as the used model does not consider the process of melt water refreezing. This makes the simulation only partially successful. / Glaciärer är viktiga komponenter i jordens omgivning och återfinns främst i polarområden och områden på hög höjd. De är viktiga för att förstå tidigare, pågående och kommande miljöförändringar, relevanta för färskvattenförsörjning, logistiska och återskapande ändamål. Temperaturen inom glaciärer är en viktig parameter som påverkar flödena av massa och energi. Projektet fokuserar på hur temperaturen förändras inom glaciärer och vilka faktorer som bidrar till förändringen. Värmeledning är en av nyckelprocesserna som kontrollerar termodynamiken hos glaciärer. Detta definierar hur väl värme förflyttas inom glaciärer och hur väl temperaturen sprider sig. Värmeledningsprocessen på isfältet Lomonosovfonna, Svalbard, beskrivs med hjälp av numeriska simuleringar begränsade av uppmätta initial- och gränsförhållanden. Simulering av temperaturen under ytan stämmer överens med mätningarna före smältningen på sommaren. Därefter ökar avvikelsen, eftersom modellen som använts inte tar hänsyn till processen av återfrysning av smältvatten. Detta gör att simuleringen endast är delvist lyckad.

Kolmaterial, såsom kolfibrer och kolskum, används som värmeisolatorer i applikationer vid höga temperaturer. För närvarande härleds dessa material från fossilbaserade källor, vilket tyder på ett behov av att hitta alternativa kandidater baserade på förnybara källor. Detta examensarbete undersökte möjligheten att använda kraftlignin som ett förnyelsebart startmaterial för framställning av kolskum med värmeisoleringsegenskaper. Två kraftligniner av barrträd med olika molekylvikter och ett kraftlignin av lövträd användes. De tre kraftligninerna karboniserades vid 1000°C efter att ha blandats i olika förhållanden och kombinationer (formuleringen av råmaterialet). Formuleringen av råmaterialet påverkade densiteten och porositeten hos de erhållna materialen, vilket i sin tur ledde till skillnader i kompressionsstyrkan och värmeledningsförmågan hos de erhållna kolskummen. Kolskummen hade olika värmeledningsförmåga (0,11-0,35 W/mK), porositet (80,55-97,53%) och densitet (0,08-0,42 g/cm3). För skummet med den högsta densiteten uppskattades krossstyrkan till cirka 10,03 MPa vilket är jämförbart med kommersiellt använda kolskum för högtemperaturisolerande applikationer. Kolskummens värmeledningsförmåga var inom omfånget för kommersiellt använda kolskum för högtemperaturapplikationer. Detta arbete visar möjligheten att tillverka kolskum från 100% kraftlignin som har liknande egenskaper som kommersiellt tillgängliga termiska isoleringsmaterial för högtemperaturapplikationer. / Carbon materials, such as carbon fibres and carbon foams, are used as thermal insulators in high-temperature applications. At present, these materials are derived from fossil-based sources, which suggests a need of finding alternatives candidates based on renewables. This thesis work investigated the possibility of using kraft lignin as a renewable starting material for the preparation of carbon foams with thermal insulation properties. Two softwood kraft lignins with different molecular weights and a hardwood kraft lignin were used. The three kraft lignins were carbonized at 1000°C after being mixed in different ratios and combinations (precursor formulation). The precursor formulation affected the density and porosity of the obtained materials, which in turn led to differences in compression strength and thermal conductivity of the carbon foams derived. The obtained carbon foams had different thermal conductivities (0.11-0.35 W/mK), porosity (80.55-97.53%) and density (0.08-0.42 g/cm3). For the foam with the highest density, the crushing strength was estimated to approximately 10.03 MPa which is comparable to commercially used carbon foams for high-temperature insulating applications. The thermal conductivity of the prepared carbon foams was in the range of commercially used carbon foams for high-temperature applications. This work demonstrates the possibility of preparing carbon foams from 100% kraft lignin which has properties similar of commercially available insulating materials for high-temperature applications.

Nanokompositfilmer med fem olika sammansättningar av hexagonala bornitrid nanosheet och TEMPO-CNF tillverkades med hjälp av vakuumassisterad filtreringsteknik. sond-ultraljudsteknik användes som en grön väg för exfoliering av bornitridpulver i vattenhaltigt medium. TEMPO-CNF spelade nyckelroller som både matris och dispergeringsmedel för stabilisering av bornitrid nanosheets i kompositen. Nanokompositfilmerna var flexibla och formbara och de visade höga mekaniska egenskaper inklusive hög draghållfasthet och god brottöjning. / Nanocomposite films with five different compositions of hexagonal boron nitride nanosheets and TEMPO-CNF were fabricated using vacuum-assisted filtration technique. probe-ultrasonication technique was applied as a green route for exfoliation of boron nitride powder in aqueous medium. TEMPO-CNF played key roles as both matrix and dispersant agent for stabilization of the boron nitride nanosheets in the composite. The nanocomposite films were flexible and ductile, and they showed high mechanical properties including high tensile strength and good elongation at break.

AquaVillas CasaBona väggsystem innehåller i dagsläget isoleringsmaterialet EPS, vilket har visat svagheter vid brand. Målet med denna studie var att föreslå ett alternativt isoleringsmaterial till EPS med hänsyn till brand, energianvändning och U-värde, samt energiåtgång och koldioxidutsläpp vid tillverkning. Syftet var att det föreslagna alternativa isoleringsmaterialet skall kunna användas av tillverkare i väggprodukter som ett alternativ till EPS. I denna studie undersöktes fyra olika isoleringsmaterial genom kritisk granskning av vetenskapliga artiklar och litteratur, samt genom fältstudie och beräkningar i energiberäkningsprogrammet VIP-energy. De isoleringsmaterial som undersöktes var expanderad polystyren, polyuretan, polyisocyanurat och stenull. Resultaten visade att EPS, PUR och PIR är avsevärt sämre ur brandsynpunkt än stenull. Vid tillverkning av de olika isoleringsmaterialen fick EPS bäst resultat när det gäller koldioxidutsläpp. För energiåtgång vid tillverkning fick EPS bäst resultat då isoleringsskiktet i det undersökta väggsystemet var 200 mm tjockt, men då utgångspunkten istället var att väggen skulle ha ett U-värde på 0,112 W/m2K, fick stenull bäst resultat i denna kategori. PUR och PIR fick sämst resultat gällande både energiåtgång och koldioxidutsläpp vid tillverkning. Stenull gav väggen den bästa energianvändningen men samtliga material klarade kraven i Boverkets Byggregler. Vid sammanvägning av samtliga undersökta egenskaper för de olika isoleringsmaterialen anses det mest lämpliga materialet för en vägg vara stenull. / The AquaVilla CasaBona wall system currently contains the insulation material EPS, which has shown weaknesses while exposed to fire. The aim for this study was to suggest an alternative insulation material to EPS regarding fire, energy use and U-vale as well as energy use and carbon dioxide emissions for manufacturing. The purpose was that the suggested alternative insulation material should be able to be used by manufacturers in wall products as an alternative to EPS. In this study, four different insulation materials were examined by critically reviewing scientific articles and literature, as well as field studies and calculations with the energy calculation program VIP-energy. The insulation materials investigated were expanded polystyrene, polyurethane, polyisocyanurate and rockwool. The findings showed that EPS, PUR and PIR were not nearly as good as rockwool regarding fire. When manufacturing the various insulation materials, EPS gives the best results in terms of carbon dioxide emissions. EPS gives the best results regarding energy use for manufacturing when the insulation layer in the investigated wall system was 200 mm thick, but when the wall was given a U-value of 0,112 W/m2K, rockwool got the best results in this category. PUR and PIR gave the worst results regarding both energy use and carbon dioxide emissions at manufacturing. Rockwool generated the best results regarding energy use, but all of the materials met the requirements from Boverkets Byggregler. When comparing all the investigated characteristics of the various insulation materials, the most suitable material for an external wall was considered to be rockwool.

The thermal conductivity and electrical resistivity of Zr, ZrC, and ZrN were calculated using first-principles density functional theory (DFT) and the Boltzmann transport equation. The electron-phonon scattering was modeled via the self-energy relaxation time approximation (SERTA), and the phonon-phonon scattering via the analogous single-mode relaxation time approximation (SMRTA). The results obtained from Abinit's electron-phonon coupling code EPH is in good agreement with experimental reference data for Zr and ZrN. Notably, the calculated electrical resistivity of ZrC was found to be significantly lower than the available reference data, likely due to deviations from a perfect Zr/C stoichiometric ratio in the experimental samples. Additionally, it was observed that the calculated lattice thermal conductivity was overestimated at low temperatures, possibly attributed to the neglect of electron-phonon scattering that otherwise appears in metallic systems. / Värmeledningsförmågan och den elektriska resistiviteten för Zr, ZrC och ZrN beräknades med hjälp av täthetsfunktionalteori (DFT) och Boltzmanns transportekvation. Elektron-fononspridningen modellerades via 'self-energy relaxation time approximation' (SERTA), och fonon-fononspridningen via den motsvarande 'single-mode relaxation time approximation' (SMRTA). Resultaten från Abinits elektron-fononkopplingskod EPH stämmer väl överens med experimentella referensdata för Zr och ZrN. Den beräknade elektriska resistiviteten för ZrC visade sig emellertid vara betydligt lägre än all tillgänglig referensdata, troligtvis på grund av avvikelser från ett perfekt Zr/C-stökiometriskt förhållande i de experimentella proverna. Dessutom observerades att det beräknade fononbidraget till värmeledningsförmågan överskattades vid låga temperaturer, vilket möjligen beror på försummelsen av elektron-fononspridning som annars framträder i metalliska system.

Methane-based rocket propellant is gaining traction as a green technology with advantages in sustainability, cost-effectiveness, and performance. However, under high temperatures found in rocket nozzle cooling channels, methane can undergo thermal decomposition known as methane pyrolysis, resulting in the generation of hydrogen and solid carbon. This poses challenges to rocket engine performance and can eventually cause engine failure. Understanding and predicting the composition of evolved gases in rocket engine processes is therefore crucial. This thesis focuses on quantifying the production of hydrogen in the exhaust stream. To achieve this objective, a correlational measurement method utilizing sensors was developed and experimentally investigated. This approach involved the detailed mapping of sensor responses to variations in gas composition, temperature, and pressure, which were compared and validated against theoretical data derived from REFPROP; a widely used software tool for calculating gas properties. The sensors employed in this study enabled direct measurements of the speed of sound (SOS) and thermal conductivity (TCD) of the gas. The SOS measurements exhibited strong agreement with theoretical predictions in response to changes in hydrogen content. In contrast, the TCD measurements showed lower sensitivity to hydrogen. It was observed that temperature exhibited a substantial influence on both SOS and TCD compared to pressure. However, the implementation of experimental and theoretical correction coefficients effectively compensated for these effects. The resulting calibration curves demonstrated an absolute deviation of 0.2-0.3%vol in hydrogen concentration, which demonstrates the effectiveness of the developed method of quantifying hydrogen in gas mixtures. Lastly, the occurrence of methane pyrolysis was tested and confirmed. / Metan-baserat raketbränsle är en attraktiv grön teknologi med fördelar inom hållbarhet, kostnadseffektivitet och prestanda. Dock kan metan vid höga temperaturer funna i kylningskanalerna av raketmunnstycken undergå termisk sönderfallning via en process som kallas för metanpyrolys, vilket resulterar i produktionen av vätgas och fast kol. Detta medför utmaningar för prestandan av raketmotorn och kan i slutändan förstöra motorn. Det är därför mycket viktigt att kunna förstå och förutsäga sammansättningen av de gaser som bildas i processerna i raketmotorer. Detta examensarbete fokuserar på att kvantifiera produktionen av vätgas i avgasströmmen. För att uppnå detta mål utvecklades och experimentellt undersöktes en korrelationsmätmetod som använder sensorer. Detta tillvägagångssätt innebar en detaljerad kartläggning av sensorernas svar på variationer i gassammansättning, temperatur och tryck, som sedan jämfördes och validerades mot teoretiska data från REFPROP; ett välkänt programverktyg för beräkningen av gasegenskaper. De sensorer som användes i denna studie möjliggjorde direkta mätningar av ljudhastigheten (SOS) och värmeledningsförmågan (TCD) hos gasen. SOS-mätningarna visade en stark överensstämmelse med teoretiska förutsägelser som svar på förändringar i vätgasinnehållet. TCD-mätningarna visade däremot lägre känslighet för väte. Det observerades att temperaturen hade en betydande inverkan på både SOS och TCD jämfört med trycket. Implementeringen av experimentella och teoretiska korrigeringskoefficienter kompenserade dock effektivt för dessa effekter. De resulterande kalibreringskurvorna visade en absolut avvikelse på 0.2-0.3%vol i vätgaskoncentration, vilket betonar effektiviteten hos den utvecklade metoden för att kvantifiera väte i gasblandningar. Slutligen testades och bekräftades förekomsten av metanpyrolys.