Energiåtervinning av avfall genom förbränning är en av de dominerande metoderna i Sverige för att reducera mängden avfall. I Sverige förbränns cirka 6 miljoner ton avfall årligen och detta genererade år 2019 16 TWh värme och 2 TWh elektricitet. Värmevärdens värmeverk Källhagsverket i Avesta producerade 185 000 MWh fjärrvärme från avfallsförbränning via deras avfallseldade rosterpanna 2019. Källhagsverket har under de senaste säsongerna haft problem med mängden kolmonoxid (CO) som bildats från avfallsförbränningen, då de har haft överträdelser av dygnsmedelvärdet av kolmonoxid. Projektets syfte var att undersöka hur en stabil förbränning kan uppnås genom att undersöka bidragande orsaker till ofullständig förbränning och projektets mål var att reducera mängden kolmonoxid som bildas från avfallsförbränningen. Vid projektets början bedrevs en litteraturstudie för att skapa bättre förståelse för förbränning och avfallsförbränning i rosterpannor. Resultatet från denna litteraturstudie visade att de faktorer som kunde bidra till höga mängder bildad kolmonoxid var bland annat rosterpannans bränslebädd, luftfördelningen i pannan och pannans tillförda luftmängd. Metoden som applicerades för projektet utgick från arbetssättet för försöksplanering. Försöksplaneringsmetodiken kan sammanfattningsvis beskrivas som ett samlingsbegrepp för ett arbetssätt för metoder som möjliggör att ta fram slutsatser och samband hos en process olika faktorer. Källhagsverkets rosterpanna undersöktes och driftdata från tidigare driftsäsonger analyserades med hjälp av statistiska analyser i form av enkel linjär regressionsanalys och multipel linjär regressionsanalys. Resultatet från de statistiska analyserna visade att luftfaktorer såsom luftflöden och luftfördelning hade signifikans för mängden bildad kolmonoxid av pannan. Flertalet olika försök genomfördes för att identifiera faktorer som påverkade förbränningen, bildningen av kolmonoxid och pannans begränsningar. Försöken utfördes bland annat för att testa olika luftfördelningar hos pannan, ändra mängden tillförd torkluft och rosterhastighetsfördelningar. Efter dessa initiala försök bedrevs två större försök, ett 2-faktorförsök och ett försök där pannans sekundärluft fick reglera på syrehalten i stället för kolmonoxidmängden i rökgaserna. 2-faktorförsöket genomfördes där tre faktorer ändrades från en låg nivå till en hög nivå. Faktorerna var syrehalten i rökgaserna, sekundärluftsfördelningen mellan övre och nedre sekundärluftsregistret och sekundärluftsregleringen mellan främre och bakresekundärluftsregistret. Resultatet från de genomförda försöken visade att de signifikanta faktorerna för den bildade kolmonoxiden var syrehalten i rökgaserna, sekundärluftsfördelningen och primärluftsmängden hos torkzonen (roster 1) och förbränningszonen (roster 3). Resultatet visade även att kolmonoxidmängden och mängden kväveoxid kunde reduceras om sekundärluftsregleringen reglerade på syrehalten i rökgaserna i stället för kolmonoxiden. När sekundärluften reglerade på syrehalten reducerades mängden kolmonoxid med cirka 30 % och mängden kväveoxid reducerades med cirka 15 %. Det som gav mest effekt under projektet var att låta sekundärluften reglera på syrehalten (O2) i stället för kolmonoxiden (CO). Detta gav en kolmonoxid-minskning med cirka 30 % och reducerade även kväveoxid-utsläppen (NOx) med 15 %. Följande rekommendationer gavs för att reducera mängden bildad kolmonoxid: sekundärluftsreglering bör ske via syrehalten för att reducera mängden kolmonoxid och kväveoxid. minska luftöverskottet till nivåer med syrehalt på cirka 5,5 % – 6,0 %. Nyckelord: avfallsförbränning, rosterpanna, försöksplanering. / Energy recovery of waste via waste incineration is one of the dominant methods in Sweden for reducing the amount of waste. In Sweden, approximately 6 million tonnes of waste are incinerated annually and in 2019 this generated 16 TWh of heat and 2 TWh of electricity. Värmevärden’s heating plant Källhagsverket in Avesta produced 185 000 MWh of district heating by waste incineration from their waste-fired grate boiler in 2019. In recent seasons, Källhagsverket has had problems with the amount of carbon monoxide (CO) formed from waste incineration, as they have violated the daily average value of carbon monoxide. The aim of the project was to investigate how a stable combustion can be achieved by investigating contributing causes of incomplete combustion and the project’s goal was to reduce the amount of carbon monoxide formed from the waste incineration. At the beginning of the project, a literature study was conducted to create a better understanding of combustion and waste combustion in grate boilers. The results from this literature study showed that the factors that can contribute to high amounts of carbon monoxide were, among other things, the fuel bed of the boiler, the air distribution in the boiler and the amount of air supplied to the boiler. The method applied to the project was based on the experimental design approach. The experimental planning methodology can in summary be described as a collective concept for a way of working regarding methods that makes it possible to draw conclusions and relationships between different factors in a process. Källhagsverket’s grate boiler was examined and operating data from previous operating seasons were analysed using statistical analyses in the form of simple linear regression analysis and multiple linear regression analysis. The results of the statistical analyses showed that air factors such as air flows and air distribution was significant for the amount of carbon monoxide formed in the boiler. Several different experiments were performed to identify factors that affected the combustion, the formation of carbon monoxide and the limitations of the boiler. Attempts included testing different air distributions at the boiler, changing the amount of drying air supplied and grate speed distributions. After these initial experiments, two larger experiments were conducted, a 2-factor experiment and an experiment where the boiler’s oxygen content operated as a the setpoint for the secondary air instead of the amount of carbon monoxide in the flue gases. The 2-factor experiment was carried out where three factors were changed from a low level to a high level and these factors were the oxygen content in the flue gases, the secondary air distribution between the upper and lower secondary air register and the secondary air distribution between the front and rear secondary air register. The results from the experiments showed that the significant factors for the carbon monoxide formed were the oxygen content in the flue gases, the secondary air distribution and the primary air flow of grate 1 and grate 3. The results also showed that the carbon monoxide content and the amount of nitric oxide could be reduced. When oxygen content operated as the setpoint for the secondary air the amount of carbon monoxide was reduced by about 30 % and the amount of nitric oxide was reduced by about 15 %. What resulted in the best results during the project was to let the oxygen content (O2) operate as the setpoint for the secondary air instead of carbon monoxide (CO). This resulted in a carbon monoxide reduction of about 30 % and also reduced nitric oxide (NOx) emissions by 15 %. The following recommendations that were given to reduce the amount of carbon monoxide formed: secondary air control should be done via the oxygen content to reduce the amount of carbon monoxide and nitric oxide. reduce the excess air to levels with an oxygen content of about 5.5 %. Keywords: waste combustion, grate boiler, design of experiments.

Light-emitting diodes (LEDs) offer energy-efficient lighting and are widely adopted. However, LED drivers that regulate power can fail when subjected to voltage disturbances on the electrical grid. This research investigates how components within LED drivers durability when undergoing voltage impulses and swells using simulation-based methods. An LED driver circuit was modeled in LTspice circuit simulation software. Impulses from 35-65V and equivalent voltage swells were applied to the simulated driver. The electrical stresses on components were statistically analyzed using the design of experiments and general full factorial. This methodology identified the most vulnerable components and their common durability/failure mechanisms during impulse and swell events. The findings provide insights into design changes that harden drivers against grid disturbances. This study determines that higher capacitor voltage ratings improved voltage impulse and swell withstand. Additionally, adding a surge suppression diode across the LED minimized diode reverse breakdown during swells. This simulation-based approach enables the informed design of robust LED drivers that can withstand electrical grid perturbations through strategic hardening of the most vulnerable components. The methodology and findings provide a framework for the reliability optimization of LED drivers and other power electronic systems exposed to power quality disturbances.Keywords: LED driver, voltage disturbance, component failure, circuit simulation, design of experiments (DOE), general full factorial.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

The reliability of a mechanical system containing electronic packages is highly affectedby the environment the system is stationed in. The difference and fluctuationsbetween the ambient temperature and the operating temperature of the electronicpackage cause accumulation of inelastic strains in the package components thusdecreasing the service life. The most common failure modes of an electronic packagehas been identified from inspection of malfunctioning machines as cracks in the solderjoint and delamination between the glue and the die. Knowledge regarding therelationships between parameters affecting these failure modes, which are importantand which are not, is of high interest when developing new and existing products. SAAB AB would like to develop a methodology using design exploration to allow forevaluation of electronic packages using nonlinear finite element methods. A surrogate model was created and parameterized with HyperMorph to be used forthree linear static variations of design of experiments, where both the performance ofthe methods themselves and the relative importance of the parameters were ofinterest. A connectivity condition was also implemented to allow for relativemovement between components while keeping the mesh intact. The designexploration was executed using a Taguchi design, a Modified extensive latticesequence design and a fractional factorial design where the three methods werecompared as well as the parameter significance analysed. An optimization was thenperformed to find the optimal parameter settings within the allowed bounds to beused where a nominal model and an optimized model are evaluated with animplemented creep law. The fatigue life of the two models were then estimated. / Tillförlitligheten hos ett mekaniskt system med elektroniska kretsar påverkas starkt av miljön systemet används i. Skillnader och fluktuationer mellan omgivningens temperatur och arbetstemperaturen för de elektroniska kretsarna orsakar ackumulering av inelastiska töjningar, därmed förkortas det mekaniska systemets livstid. Dem vanligaste fel-moderna för en elektronisk krets har identifierats genom inspektion av felande maskiner som sprickbildning i lödfogarna och delaminering mellan processorn och dess lim. Kunskap hur förhållandet mellan parametrar som påverkar dessa fel-moder, vilka som är viktiga och vilka som inte är viktiga är av högt intresse vid utveckling av nya och redan existerande produkter. SAAB AB vill utveckla en metodik som utnyttjar statistisk försöksplanering för analyserande av elektroniska kretsar med hjälp av olinjära finita element metoder för att kunna spegla dess beteende på ett realistiskt sätt. En surrogatmodell skapades och parametriserades med hjälp av HyperMorph för att användas inom tre statiskt linjära varianter av statistisk försöksplanering, där både metodens prestanda och den relativa påverkan från parametrarna var av intresse. Ett kontaktvillkor implementerades för att tillåta relativ rörelse mellan komponenter samtidigt som nätet av finita element hölls intakt. Försöksplaneringsimuleringar utfördes med en Taguchi design, en Modified extensive lattice sequence design och en fractional factorial design, där de tre metoderna jämfördes mot varandra samt analyserades vad gäller respektive parametersignifikansen. Med optimering fanns sedan en optimal modell för att kunna jämföras med en nominell modell där en kryplag implementerades i lödfogen. Livslängden beräknades sedan för båda modeller.

Product reliability is an important characteristic for all manufacturers, engineers and consumers. Industrial statisticians have been planning experiments for years to improve product quality and reliability. However, rarely do experts in the field of reliability have expertise in design of experiments (DOE) and the implications that experimental protocol have on data analysis. Additionally, statisticians who focus on DOE rarely work with reliability data. As a result, analysis methods for lifetime data for experimental designs that are more complex than a completely randomized design are extremely limited. This dissertation provides two new analysis methods for reliability data from life tests. We focus on data from a sub-sampling experimental design. The new analysis methods are illustrated on a popular reliability data set, which contains sub-sampling. Monte Carlo simulation studies evaluate the capabilities of the new modeling methods. Additionally, Monte Carlo simulation studies highlight the principles of experimental design in a reliability context. The dissertation provides multiple methods for statistical inference for the new analysis methods. Finally, implications for the reliability field are discussed, especially in future applications of the new analysis methods. / Ph. D.

The primary objectives of this work are two-fold. First, additive manufacturing (AM) and rapid prototype (RP) testing are evaluated for use in production of a wind tunnel (WT) models. Second, an approach was developed to incorporate stability and control (SandC) WT data into aircraft conceptual design multidisciplinary design optimization (MDO). Both objectives are evaluated in terms of data quality, time, and cost. FDM(TM) and PolyJet AM processes were used for model production at low cost and time. Several models from a representative tailless configuration, ICE 101, were printed and evaluated for strength, cost and time of production. Furthermore, a NACA 0012 model with 20% chord flap was manufactured. Both models were tested in the Virginia Tech (VT) Open-Jet WT for force and moment acquisition. A 1/15th scale ICE 101 model was prepared for manufacturing, but limits of FDM(TM) technology were identified for production. An approach using WT data was adapted from traditional surrogate-based optimization (SBO), which uses computational fluid dynamics (CFD) for data generation. Split-plot experimental designs were developed for analysis of the WT SBO strategy using historical data and for WT testing of the NACA 0012. Limitations of the VT Open-Jet WT resulted in a process that was not fully effective for a MDO environment. However, resolution of ICE 101 AM challenges and higher quality data from a closed-section WT should result in a fully effective approach to incorporate AM and RP testing in an aircraft conceptual design MDO. / Master of Science