181 |
Carbon Filters for Drinking Water Treatment – How Flow Rate and Empty Bed Contact Time Influence the Performance / Kolfilter för dricksvattenrening - Hur flödeshastighet och uppehållstid påverkar reningenBäckström Nilsson, Wilma January 2021 (has links)
Dricksvatten är en essentiell del av ett hållbart samhälle. Därför är det viktigt att säkerställa säkert dricksvatten genom fungerande vattenreningsverk. En viktig förorening att behandla är NOM, som i sig är ofarligt men som kan producera farliga föroreningar. En teknik som används för behandling av NOM är kolfiltrering. Hur ökad flödeshastighet och ökad kontakttid påverkade kolfiltrens effektivitet undersöktes vid dricksvattenreningsverket Norrvatten. De undersökta parametrarna var partiklar, ultraviolett absorbans vid 254 nm, turbiditet, konduktivitet, fluorescent löst organiskt material, totalt organiskt kol, kemisk syreförbrukning, odlingsbara mikroorganismer och lukt. Tre kolfilter studerades vid olika flödeshastigheter; 190, 220, 250 och 280 L/s under ett dygn var. Samtidigt hade två filter ökad kontakttid på 60 och 76 % under sex veckor, medan ett filter fortsatte med den vanliga flödeshastigheten på 190 L/s. Utgående vatten från filtren analyserades för att se om dessa ändringar hade någon effekt på vattenreningen. Denna preliminära studie fann ingen signifikant effekt på kolfiltreringens rening på grund av ökad flödeshastighet eller uppehållstid. Detta kan vara en indikation på att kolfiltreringen kan hantera en framtida flödesökning och därmed vara en väsentlig del av en framtida expansionen av vattenreningsverket. De tecken som visade på att kolfiltren påverkades av ökningen av flödeshastigheter kunde förklaras av fluktuationer i inkommande vatten och skillnader mellan de olika filtren. I framtiden bör effekten av inkommande vatten studeras i detalj. En mer ingående analys av både inkommande och utgående vatten till kolfiltren bör utföras, där provtagning sker oftare för att bättre förstå fluktuationerna i inkommande föroreningskoncentrationer. Dessutom bör testerna upprepas för att se hur reningen skiljer sig från dag till dag. Hur kolfiltren hanterar ökade flödeshastigheter över längre tidsperioder bör också undersökas vidare. / Drinking water is an essential part of a sustainable society. In the future, the demand for drinking water will increase and contaminants in the water sources are also predicted to increase. Therefore, it is essential to ensure safe drinking water through functioning drinking water treatment plants (DWTPs). One important contaminant to treat is natural organic matter (NOM), which is harmless in itself but can produce harmful products. One technique to use for treating NOM is carbon filters (CFs). The effect of increased flow rate and increased empty bed contact time (EBCT) on the CF efficiency was investigated at a DWTP. The investigated parameters were particles, ultraviolet absorbance at 254 nm, turbidity, conductivity, cultivable microorganisms, fluorescent dissolved organic matter, total organic carbon, chemical oxygen demand, and odour. Three CFs were studied at different flow rates; 190, 220, 250, and 280 L/s for 24 hours each. Additionally, two filters had increased EBCT of 60 and 76 %, while one filter continued with the regular flow rate of 190 L/s for six weeks. Outgoing water from the filters was analysed to see if the change had any effect on the DWTP. This preliminary study did not find any significant effect on the CF treatment caused by increased flow rate or EBCT. This could be an indication that the CFs can handle a future increase in flow rate and thus be an essential part of a future expansion of the DWTP. The indications of CFs being affected by the increase in flow rates for some of the parameters could be explained by fluctuations in incoming water or differences between the separate filters. In the future, a more thorough analysis of both incoming and outgoing water to the CFs should be done, where sampling occurs more frequently to better understand the fluctuations in incoming contaminant concentrations. The measurements should also be repeated to see how the treatment differs from day to day. How the CFs handle increased flow rates over longer time periods should also be investigated further.
|
182 |
Formulation and Assessment of Hexamethylene-tetramine Filled Solid Fuel Grains / Formulering och utvärdering av Hexamethylene-tetramine-fyllda fasta bränslekärnorSchollin, Mårten January 2021 (has links)
Hybridraketer har inte sett så mycket användning som dess motsvarigheter som använder flytande eller fasta drivmedel. De främsta orsakerna kan förklaras med att hybridraketer historiskt sett haft lägre regressionshastighet och bränsletäthet. Inverkan av nackdelarna har dock minskat tack vare fortsatt forskning rörande hybridraketer. Tillsammans med de säkerhetsoch ekonomiska fördelar som kommer med hybridraketer har gjort hybridraketer ett mer konkurrenskraftiga. Hexaminbaserade fasta bränslen har formulerats och utvärderats med betoning att förbättra härdningstid och mekaniska egenskaper. Genom att inkludera mjukgörare och ändra NCO/OH-förhållandet har ett fast bränsle med lovande mekaniska egenskaperoch god härdningstid framställts. / Hybrid propellant rockets has not seen as much use as its liquid and solid propellant counterparts. The main reasons for this can be attributed to hybrid propellant rockets historically having lower regression rate and fuel density. However, the impact of these disadvantages have been diminished over the years as a result of increased research. This together with the safety and economic advantages of hybrid propellant rockets, the hybrid system have become a more competitive system to use. Hexamine basedsolid fuel grains have been formulated and evaluated with emphasis on enhancing pot-life and tensile proprieties. By including plasticisers and altering the NCO/OH ratio, a solid fuel grain was successfully produced, overcoming earlier encountered problems with short pot-life as well as having promising tensile properties.
|
183 |
Hydrogen liquefaction chain: co-product hydrogen and upstream study / Väteförvätskningskedja: samproduktväte och uppströmsstudieLusson, Salomé January 2021 (has links)
The European Green Deal declared that Europe must decarbonize to become carbon-neutral within 2050. To do so, the European Parliament emphasized hydrogen as a major tool for energy transition. In regard of current environmental challenges, liquid hydrogen has raised interest as energy carrier for energy storage and transport. Due to growing use of renewable energy sources such as solar and wind energy, intermittent sources will increase. Hydrogen production methods will become mostly intermittent with renewable energies. However, due to historical hydrogen production by steam methane reforming, liquefaction was developed at steady nominal charge. In order to feed current liquefaction processes with renewable hydrogen, a buffer system will become required. This thesis studies the effect of buffer and liquefaction combination on performances and cost. In order to carry out this liquefaction from intermittent source, the study is performed based on industrial data from a variable co-product hydrogen profile. This profile acts as a simplified case. The scope of the study is drawn by considering compressed hydrogen as temporary storage for the buffer while liquefaction unit is modelled around Linde Leuna cycle. The technical-economical study covers sensitivity analysis on both buffer and liquefaction unit. For the buffer unit, storage capacity, storage pressure, liquefaction flexibility and recuperation rate impacts are examined. Liquefaction sensitivity analysis includes pressure drop, electricity cost and capacity study. It is highlighted that 100% gaseous hydrogen recovery is not profitable due to high costs increase for recuperation higher than 95%. Storage pressure and capacity as well as liquefaction flexibility drive buffer cost and recuperation rate of the co-product hydrogen. Considering liquefaction study, results highlight that pressure drops cause first order deviations in energy consumption as well as on cost. Results show that the specific buffer cost is evaluated between 71% and 59% of liquefaction cost. Hence the thesis raises attention on future work on heat exchangers design, pressure drop optimization and liquefaction unit flexibility to allow an optimized renewable liquid hydrogen production.
|
184 |
Comparison of direct air capture technology to point source CO2 capture in Iceland / En jämförande studie av infångning av koldioxid direkt från luft med infångning från punktkällor på IslandIngvarsdóttir, Anna January 2020 (has links)
Det är välkänt att klimatförändringar på grund av global uppvärmning är en av de största kriserna som hotar jorden. Det är en enorm utmaning för mänskligheten att minska koldioxidutsläppen, den främsta orsaken till global uppvärmning. Enkelt genomförbara åtgärder är inte tillräckliga och teknik för att ta bort koldioxid från atmosfären anses nödvändig för att temperaturökningen inte ska överstiga de 1,5 °C som anges i Parisavtalet. Direkt infångning av koldioxid från luft (vanligen kallad direkt luftinfångning, (Eng. Direct air capture - DAC)) är en ny teknik som kan ta bort koldioxid direkt från atmosfären. För närvarande är denna metod dyr; upp till 1000 USD per ton avlägsnad koldioxid. Denna höga kostnad beror främst på den relativt låga koldioxidkoncentrationen i luften, vilket leder till att en stor anläggning behövs för att fånga upp gasen och därmed stora investeringar. Tekniken är mycket energiintensiv, antingen elektrisk eller termisk, och för att göra en direkt infångning effektivare, måste anläggningen drivas med energi som inte har några eller mycket låga koldioxidutsläpp. Energin på Island är billig och dess produktion innebär ett mycket lågt koldioxidavtryck. Syftet med arbetet i denna avhandling är att utforska om metoden för direkt infångning av koldioxid från luft kommer att vara en mer genomförbar metod än koldioxidinfångning från punktkällor (eng. point source - PS) på Island på grund av god tillgång till billig och ren energi. Lärandekurvan för direkt luftfångning studerades tillsammans med scenarier för metodens tekniska utveckling. Tre olika fall med punktkällor på Island studerades för jämförelse. Två olika direkta luftinfångningstekniker analyserades också, en som drivs av en stor mängd elektricitet och en som drivs mestadels av termisk energi. Det resulterade i att i bästa fall, där inlärningshastigheten är hög och tekniska förbättringar är signifikanta, så skulle produktionskostnaden för direkt luftinfångning (levelized cost of energy, LCOC) vara lägre än motsvarande för infångning från en punktkälla. Energikostnaden påverkar LCOC för DAC idag men med teknisk utveckling förväntas energibehovet minska och därför kommer energikostnadens påverkan att bli lägre. Det är dock fortfarande viktigt, med tanke på bidraget till att minska globala uppvärmningen, att energin som driver DAC-anläggningen har ett lågt koldioxidavtryck, vilket kan garanteras på Island. Tvärtom, om inlärningshastigheten för DAC-tekniken är låg och inga tekniska förbättringar sker i lösningsmedel eller sorbenter, är och kommer DAC-tekniken att bli dyrare än infångning från punktkällor om båda anläggningarna finns på Island. En hög inlärningshastighet och teknikutveckling är beroende av trycket att nå målen i Parisavtalet. Det är därför mycket viktigt för DAC att efterfrågan på koldioxidinfångning ökar. Dessutom har DAC mer potential att påverka klimatförändringarna eftersom DAC kan vara en kolnegativ teknik om den kombineras med permanent lagring av koldioxid. PS-avskiljningen kan endast vara en kolneutral teknik och detta om den kombineras med permanent lagring av koldioxid. / It is well known that climate change due to global warming is one of the greatest crises facing the Earth. It is a huge challenge for mankind to reduce CO2 emissions, the major cause of global warming. Mitigation measures are not enough. Technologies to remove the CO2 from the atmosphere are considered necessary, so the temperature rise does not exceed 1.5°C as stated in the Paris Agreement. Direct air capture (DAC) is a new technology that can remove carbon dioxide directly from the atmosphere. Currently, this method is expensive, up to 1000 USD per ton CO2 removed. This high cost is mostly due to the relatively low concentration of CO2 in the ambient air, leading to a large unit to capture the gas and therefore high capital investment. The technology is very energy-intensive, either electrical or thermal, and to make direct air capture more efficient the plant needs to be powered with energy that has no or very low CO2 emissions. The energy in Iceland is low cost and its production has a very low carbon footprint. This thesis aims to find out if the direct air capture method will be more feasible than a point source CO2 capture in Iceland due to good access to low-cost and clean energy. The learning curve for direct air capture was studied along with scenarios for its technological development. Two different direct air capture technologies were analyzed, one that is powered by a large amount of electricity and one powered mostly by thermal energy. Three different point source cases in Iceland were studied for comparison. For the best-case scenario, where the learning rate is high and technological improvements are significant, the levelized cost of direct air capture is lower than levelized cost of point source capture. The cost of energy affects the levelized cost of direct air capture today but with technical development, the energy needed is expected to go down, and therefore the effect of energy cost will be lower. However, it is still important, concerning contribution to reducing global warming, that the energy powering the direct air capture plant has a low carbon footprint, which can be assured in Iceland. On the contrary, if the learning rate of the direct air capture technology is low and no technical improvements occur in solvents or sorbents the direct air capture technology is and will be more expensive than point source capture considering both located in Iceland. The high learning rate and development in technology are dependent on the pressure to reach the goals of the Paris Agreement. It is therefore vital for direct air capture that the demand for carbon removal measures is enhanced due to pressure to reach the Paris Agreement goals. Furthermore, direct air capture has more potential to affect climate change than point source capture as direct air capture can be a carbon-negative technology if coupled with the permanent storage of CO2. The point source capture can only be a carbon-neutral technology if coupled with the permanent storage of CO2.
|
185 |
Investigation of the absorption solvent for bioenergy carbon capture and storage (BECCS) through pilot plant trials / Undersökning av absorptionen lösningsmedel för bioenergi kol infångning och lagring (BECCS) genom pilotanläggnings experimentKarthikeyan, Tejas Latha January 2020 (has links)
Att begränsa globala uppvärmningen till 1,5°C kommer kräva negativa koldioxidutsläpp. En metod för att generera negativa koldioxidutsläpp är så kallad Bio-Energy Carbon Capture and Storage (BECCS). En direkt implementering av BECCS är att fånga in CO2 från rökgas som genereras vid förbränning av biomassa i en så kallad post-combustion capture-konfigurering. Post-combustion BECCS har skapat en stor resonans hos kraftverksoperatörer och pappersproducenter. Stockholm Exergi, som ägs av Fortum och Stockholms Stad, siktar på att fånga in upp till 800 kt CO2 per år från deras biomass-eldade CHP-anläggning i Värtaverket vid 2024. Planen är att fånga in CO2 från rökgasen genom en absorptionsprocess och sedan skeppa det till Norge för geologisk förvaring. Mastersexamensarbetet följde en experimentskampanj driven av Stockholm Exergi som siktade på att uppnå experimentell validering av en absorptionsprocess för koldioxidinfångning från rökgas vid förbränning av biomassa. En testenhet konstruerades och tester genomfördes från december 2019 till maj 2020. Examensarbetet fokuserade på rollen absorptionsmedlet hade på infångningshastigheten. Tester med tre olika lösningsmedel genomfördes och de experimentella resultaten analyserades genom en kombination av jämviktsmodeller och Murphree-effektiviteter. Resultatet visar att ett absorptionsmedel baserat på vattenlöslig K2CO3 är kompatibel med rökgas från förbränning av biomassa, eftersom infångningshastigheter mellan 5 och 13 % uppmättes. De undersökta hastighetspromotorerna (3 vikt% H3BO3 + 1 vikt% V2O5) visade dock inte den förväntade effekten på infångningshastigheter, och på grund av tidsbegränsningar testades inte olika vikt% av promotorn under det här examensarbetet. Ingen tydlig slutsats drogs därför med hänsyn till promotorer. Baserat på Murphree-effektiviteterna som beräknats genom experimenten med konstant förhållande mellan vätske- och gasflöde uppskattas en 28–35 m hög kolonn fånga 90% av CO2 i rökgasen. / Limiting global warming to 1.5°C will require negative carbon emissions. One way for generating negative carbon emissions is through bio-energy carbon capture and storage (BECCS). A direct implementation of BECCS is to capture CO2 from the flue gas originating from the combustion of biomass in a post-combustion capture configuration. Post-combustion BECCS has generated considerable resonance among power plant operators and paper manufactures. Stockholm Exergi, owned by Fortum and Stockholm Stad, aims at capturing up to 800 kt CO2 per year from their biomass-fired CHP plant in Värtaverket by 2024. The plan foresees to capture CO2 from the flue gas utilizing an absorption process and shipment of the captured CO2 to Norway for geological storage. The Master thesis project followed an experimental campaign run by Stockholm Exergi that aimed at experimental validation of an absorption process for carbon capture from flue gas originating from the combustion of biomass. A test unit was constructed, and test trials were run from Dec. 2019 to May 2020. The thesis focused on the role of the absorption solvent on the capture rate. Test trails with three different solvents were conducted, and the experimental results were analyzed using equilibrium models combined with Murphree efficiencies. The results show that an absorption solvent based on aqueous K2CO3 is compatible with the flue gas derived from biomass combustion, i.e., capture rates ranging from 5 to 13 % were measured. However, the investigated rate promoters (3 wt.% H3BO3 + 1 wt.% V2O5) did not show the expected effect with regards to capture rates and due to time constrain different wt.% of the promoter were not tested within the scope of this thesis. Therefore, no firm conclusion was given with regards to promoters. Based on the Murphree efficiency calculated from the experiment with keeping a constant liquid to gas flow ratio, a column height of 28-35 m is estimated to capture 90% of CO2 from the flue gas.
|
186 |
Parametrization of a Lithium-ion battery / Parametrisering av ett litium-jonbatteriArksand, Elsa January 2021 (has links)
Batterimodeller används för att representera batterier. För ändamål som batterihanteringssystem används idag främst empiriska modeller som representerar ett batteri med en motsvarande kretsmodell. Några nackdelar för dessa modeller ligger i dess oförmåga att simulera interna tillstånd och en tidskrävande parametriseringsprocess. Dessa nackdelar motiverar ingenjörer att vända sig till modeller som är baserade på fysiska lagar som ett alternativ eftersom de kan ge insikt i vad som händer inuti batteriet. Batterimodellerna som är baserade på de fysiska lagarna har alltför krävande beräkningar för att kunna användas för vissa applikationer, som batterihanteringssystem. Singel-partikelmodellen (SPM) är en fysikbaserad modell som används i detta avhandlingsprojekt. Syftet med projektet var att hitta en metod för att parametrisera SPM för nya kommersiella cylindriska HTPFR18650 1100mAh 3.2V litiumjärnfosfatceller. En litteraturundersökning och experiment användes för att extrahera parametervärdena. 17 parametrar valdes från litteraturundersökningen eftersom de kunde användas för att parametrisera modellen. Geometriska parametrar hittades genom en cellöppning. Tre typer av icke-destruktiva experiment som var inspirerade av litteraturen utfördes för att extrahera värden för de andra icke-geometriska parametrarna. Ett cykeltest med låg strömhastighet utfördes för att få en pseudo-OCV-kurva och för att extrahera kapacitetsrelaterade parametrarna. En känslighetsanalys genomfördes för galvanostatisk intermittent titreringsteknik testet (GITT) och pulstestet för de parametrar som var kopplade till transportoch kinetiska fenomen. Python matematisk batterimodellering (PyBaMM) användes för att simulera experimenten. Parametersamlingen Prada 2013 användes som standardvärden. Standardvärdena för de valda parametrarna ersattes av de värden som hittades genom experiment. Känslighetsanalysen visade att några av de valda parametrarna var känsliga för experimenten medan andra inte var det. Parametrarna extraherades genom fysiska relationer och genom att anpassa parametervärde för simuleringen så att den passar den experimentella datan under urladdningsförloppet. Värden för 14 av de 17 parametrarna extraherades i metoden. Den parametriserade modellen validerades mot två potentiella applikationer, en för ett batterielfordon och den andra för ett mild-hybridfordon. Den parametriserade modellen visade att den negativa partikelradien inte kan hittas med den föreslagna parametriseringsmetoden. Simuleringen visade sig också matchade den experimentella datan bättre under urladdning av cellerna jämfört till uppladdning. Flera förbättringar för framtida arbete har föreslagits, såsom att utvidgning av känslighetsanalysen, att erhålla OCV-kurvan från GITT istället för att använda pseudo-OCVkurvan, att använda strängare gränser vid kurvanpassningarna samt att skapa mer optimala tester för att extrahera parametervärdena. / Battery models are used to represent batteries. For purposes like battery management systems, empirical based models like the equivalent circuit models are widely used. These models have downsides regarding for example inability to simulate internal states and parametrization time that make engineers look at physics-based models as an alternative. The physics-based models are made up of physical relationships that offer insights into what is happening inside the battery. These are too computationally demanding to be used for certain applications, like battery managements systems. The Single Particle Model (SPM) is a physics-based model that is utilized in this thesis project. The aim of the project is to find a method to parametrize the SPM for fresh commercial cylindrical HTPFR18650 1100mAh 3.2V lithium iron phosphate cells. Literature survey and experiments were used to extract the parameter values. 17 parameters were selected from the literature survey since they could be used to parametrize the model. Geometrical parameters were found through a cell opening. Three types of nondestructive experiments inspired by literature were performed to extract values for the other non-geometric parameters. A low-rate cycling test was performed to get pseudo-OCV curve and to extract capacity related parameters. A sensitivity analysis is done for the GITT and the Pulse test for the parameters that were connected to the transport and kinetic phenomena. Python mathematical battery modelling (PyBaMM) was used to simulate the experiments. The Prada 2013 parameter set was be used as default values. The default values for the selected parameters were replaced by the values found through experiments. The sensitivity analysis showed that some of the selected parameters were sensitive while others were not. The parameters were extracted through physical relations and through curve fitting procedures during discharge. Values for 14 out of the 17 parameters were extracted in the method. The parametrized model was validated against two potential applications, one for a battery electric vehicle and the other for a mild hybrid. The parametrized model showed that the negative particle radius cannot be found through the proposed parametrization procedure. The simulation matched the experimental data better for discharging cells than charging cells. Several improvements for future work have been suggested such as extending the sensitivity analysis, obtaining the OCV-curve from GITT instead of low-rate cycling, having stricter bounds for the curve fitting as well as creating more optimal tests to extract the parameter values.
|
187 |
Thermophilic anaerobic digestion of municipal wastewater sludges: A pilot scale evaluation with model assistance / Termofil rötning av kommunala avloppsslam: En utvärdering i pilotskala med modellstödLundwall, Ted January 2021 (has links)
I takt med att städerna växer ökar belastningen på de kommunala avloppsreningsverken. Käppalaförbundet förutspår att antalet anslutna personekvivalenter till Käppalaverket kommer att öka med över 160 % under de kommande tre decennierna. En ökad belastning leder till en större mängd slam som måste behandlas. Detta görs idag med stabilisering genom mesofil rötning samt efterföljande avvattning och hygienisering. Samtidigt finns ett behov av hållbara energikällor i samhället, dit avloppsreningsverken bidrar genom tillhandahålla energirik biogas som biprodukt från rötningen. Utrötningsgraden är beroende av slammets uppehållstid i rötkammaren och uppehållstiden kommer att bli kortare i takt med att belastningen ökar. Termofil rötning har identifierats som ett möjligt alternativ till inköp av ytterligare rötkammarvolym då metoden har rapporterats ge en snabbare stabilisering och därmed ett likvärdig resultat med kortare uppehållstid. Dessutom finns indikationer för att termofil rötning kan producera en större mängd biogas per enhet organiskt material i jämförelse med mesofil rötning. För att utreda huruvida Käppalaförbundet kan åtnjuta dessa fördelar har ett termofilt rötningsförsök bedrivits i pilotskala. Pilotanläggningen bestod av en 5 m³ rötkammare som matades semikontinuerligt med 65 mass% primärslam och 35 mass% överskottsslam. Försöket inleddes med en temperaturövergång från en mesofil ymp till termofila betingelser, följt av att processen tilläts acklimatisera. Processen drevs därefter under tre uppehållstider med en längd på 18 dygn vardera. Samtliga driftparametrar härleddes i den mån det var möjligt från fullskalig slambehandling på Käppalaverket. De experimentella resultaten jämfördes med simuleringsresultat baserade på den matematiska modellen Anaerobic Digestion Model No. 1. Temperaturövergången och acklimatiseringen utfördes med framgång. Vid referensbelastningen var utrötningsgraden 54.4 % och den specifika metanproduktionen var 0.221 Nm3 CH4/kgVS, vilket var otillräckligt för att överträffa den mesofila, fullskaliga processen. Försöket indikerade att proteiner bryts ned lättare i en termofil process. Vidare observerades avtagande processtabilitet och försämrade avvattningsegenskaper hos rötresten. / As cities grow, the load on the municipal wastewater treatment plants increases. The Käppala Association predicts that the number of population equivalents connected to the Käppala Wastewater Treatment Plant will increase by over 160 % in the coming three decades. An increased load leads to a larger amount of sludge that must be treated. This is done today with stabilization through mesophilic anaerobic digestion and subsequent dewatering and hygienization. At the same time, there is a need for sustainable energy sources in society, to which wastewater treatment plants contribute by providing energy-rich biogas as a by-product from the anaerobic digestion. The degree of digestion is dependent on the retention time of the sludge in the digester and the retention time will become shorter as the load increases. Thermophilic anaerobic digestion has been identified as a possible alternative to the investment of additional digester volume as the method has been reported to provide a faster stabilization and thus an equivalent result with a shorter retention time. In addition, there are indications that thermophilic anaerobic digestion is able to produce a larger amount of biogas per unit of organic material in comparison with mesophilic anaerobic digestion. To evaluate whether the Käppala Association can enjoy these benefits, a thermophilic anaerobic digestion experiment has been conducted on a pilot scale. The pilot plant included a 5 m³ digester which was fed semi-continuously with 65 mass% primary sludge and 35 mass% waste activated sludge. The experiment began with a temperature transition from a mesophilic inoculum to thermophilic conditions, followed by allowing the process to acclimatize. The process was operated thereafter for three retention times with a length of 18 days each. All process parameters were derived as far as possible from the full-scale sludge treatment at Käppala Wastewater Treatment Plant. The experimental results were compared with simulation results based on the mathematical model Anaerobic Digestion Model No. 1. The temperature transition and acclimatization was performed successfully. At reference load, the degree of digestion was 54.4 % and specific methane production was 0.221 Nm3 CH4/kgVS, which was not enough to overcome the mesophilic full-scale process. Indications pointed towards proteins being more easily digested in a thermophilic process. Furthermore, deteriorating process stability and dewaterability of the digestate was observed.
|
188 |
Heat detection in precurser of tennis elbow and other joint injuries / Värmedetektion i förstadiet till tennisarmbåge och övriga ledskadorPaulsson, Olivia January 2020 (has links)
Background: Joint injuries are a complex matter. Due to the low blood flow to the tendons and ligaments, they take months or even years to heal; some fail to heal. This can be devastating for the elite athlete as well as for the labour worker or everyday person. Today, the devices that can detect an upcoming inflammation or injury, cost 15 000 US dollars and more. A cheaper technology would increase the access. This project is investigating the possibility to detect an upcoming inflammation through measuring the local skin temperature. Method: A model of an arm was built in Comsol Multiphysics, where a tennis elbow (lateral epicondylitis) was simulated through local temperature increase. Clinical tests were pursued on two healthy subjects, in order to gain knowledge on how the skin temperature behaves on healthy subjects. Results: At an internal temperature increase in the LE of 0.25 K, a temperature difference on the skin of 0.18 K was detected in the model. The clinical tests on healthy subjects indicated a correlation between the temperatures on and around the elbow joint. Discussion: The model results does not include any error sources, such as deviation in room temperature and factors affecting the subject´s body temperature, such as time of day, eating and exercising routines. The clinical tests show a pattern of the temperature distribution on and around the elbow joint, in healthy subjects. The fact that a pattern is present, is a presumption enabling to find deviations, caused by upcoming inflammation. Conclusion: The model is indicating that a local temperature increase in the LE is detectable at the skin surface. The clinical test indicates that the noise in the temperature data of a healthy person, is small enough to enable to detect a local temperature deviation. At a local skin temperature increase of more than 0.5 K, the results are indicating that the deviation is detectable. Analysing the model data, 0.5 K in skin temperature increase would mean a local temperature increase at the LE of approximately 0.7 K. This is before the stage of inflammation according to literature, which occurs at an increase of 1.5 to 2.2 K. Further studies would be interesting to make, in purpose of developing an affordable device that can detect if an inflammation is about to occur, and thereby enable the subject to stop the course. A prototype should be developed in order to make tests on more subjects. The equine industry is also a target group – the prototype may therefore be developed to fit both humans and horses. / Bakgrund: Ledskador är komplicerade. På grund av det låga blodflödet till senor och ligament, tar de månader eller år att läka; visa skador läker aldrig helt. Det här kan vara förödande för såväl elitatleter som arbetande och gemene man. Tekniker idag som kan detektera uppkommande inflammation eller skada, kostar 15 000 US dollar och mer. En billigare teknik skulle ha en större tillgänglighet. Det här projektet undersöker möjligheten att detektera en uppkommande inflammation genom att mäta den lokala skintemperaturen. Metod: En modell av en arm byggdes i Comsol Multiphysics, där en tennisarmbåge (lateral epikondylit) simulerades genom en lokal temperaturökning. Kliniska tester utfördes på två friska subjekt, för att skapa en bil av hur skintemperaturen varierar på friska personer. Resultat: Vid en inner temperaturökning om 0,25 K i LE, uppmättes en temperaturökning på huden om 0,18 K i modellen. De kliniska testerna på friska subjekt indikerade att en korrelation finns mellan temperaturerna på och runt armbågsleden. Diskussion: Resultat från modellen saknar felkällor, som exempelvis variation av rumstemperatur och andra faktorer som påverkar subjektets kroppstemperatur, som tid på dagen, mat- och träningsrutiner.De kliniska testerna uppvisar ett mönster av temperaturdistributionen hos friska subjekt på och runt armbågsleden. Att ett mönster finns, banar väg för att hitta avvikelser, som orsakas av uppkommande inflammation. Slutsats: Modellen indikerar att en lokal temperaturökning i LE är mätbar på huden. Det kliniska testet indikerar att bruset i temperaturdistributionen hos ett friskt subjekt, är litet nog för att möjliggöra detektion av en lokal temperaturavvikelse. Vid en lokal ökning av hudtemperatur med mer än 0,5 K, indikerar resultaten att avvikelsen är detekterbar. Vid analys av modellresultaten, innebär 0,5 K hudtemperatursökning en temperaturökningi LE om ungefär 0,7 K. Det är innan inflammation har brutit ut, som sker vid en ökning om 1,5 till 2,2 K. Vidare studier är intresssant att göra, i ändamål att utveckla en prisvärd produkt som kan detektera om en inflammation är på väg, och därigenom göra det möjligt för subjektet att stoppa förloppet. En prototyp behöver utvecklas för att kunna utföra tester på fler subjekt. Utöver människor, är hästindustrin en målgrupp – prototypen bör därför utvecklas för att passa båda grupperna.
|
189 |
Modelling the Production of Biofuels via Olefins Oligomerisation / Process modellering av biodrivmedel produktion via olefiner oligomeriseringMirzaei, Nima January 2020 (has links)
The technical feasibility of gasoline and diesel range hydrocarbons production through oligomerisation of olefins, starting from biomass with the intermediary steps of gasfication, water-gas shift reaction and syngas-to-olefins synthesis was investigated, through mathematical modelling and simulation on Matlab. The model for the gasifier was based on minimisation of Gibbs free energy and its results showed that higher carbon efficiencies could be achieved at lower pressures and steam inlet, and more inlet energy, by pre-heating the gasifying agents. The water-gas shift reactor was used to increase the ratio of hydrogen to carbon monoxide from the gasifier, before entering the syngas-to-olefins process. A 1-D model was employed to determine the concentration, temperature, and pressure profiles in the reactor. High inlet pressure and temperature were shown to be beneficial, by requiring smaller reactors for the desired ratios to be reached. Experimental data from scientific literature was used for empirical modelling of the Fischer-Tropsch reactor. Partial pressure of CO and H2 amounting to 1 bar, high temperature and H2/CO showed better production of the low olefins. A reaction mechanism and accordingly, rate equations were developed and employed in a plug-flow type reactor model, calculating the concentration profile of the olefins up to C20. High pressures were favourable for the production of heavier fractions, while elevated temperatures showed to cause more cracking of heavy hydrocarbons and consequently, less conversion. Based on the results of individual reactors, an integrated process flow diagram was suggested and optimised for maximum production of low olefins to the oligomerisation reactor (C2-4). The optimisation showed overall carbon efficiency of the process to be around 20%. The reason for this was associated with the choice of catalyst in the FTO process, due to its high selectivity to carbon dioxide. / Den tekniska genomförbarheten av bensin- och dieselproduktion genom oligomerisering av olefiner, från biomassa via förgasning, vatten-gasförskiftsreaktion och syngas-till-olefiner syntes undersöktes genom matematisk modellering och simulering på Matlab. Förgasningsmodellen baserades sig på Gibbs energi minimisering. Ju mindre förgasningstryck desto högre uppnås koleffektivitet. Vatten-gasskift reaktorn användas för att anpassa väte/kolmonoxid förhållande från förgasningsreaktorn till syngas till olefiner rektorn. En 1-D modell utvecklades och beräknade reaktorns koncentrationer, temperatur och tryckprofiler. Högre inlopps tryck och temperaturer leder till mindre reaktorer. Experimentella data från vetenskaplig litteratur användes för att modellara Fischer-Tropsch reaktorn (syngas till olefiner). Partialt tryck av CO och H2 lika med 1 bar, hög temperatur och H2 / CO visade högre produktion av lätta olefiner. En reaktionsmekanism och följaktligen hastighetsekvationer utvecklades för oligomerisering och användades i en pluggflödesreaktor. Modellen beräknade koncentrationer profiler av olefiiner upp till C20.Högre tryck producerar tyngre fraktioner (diesel) medan högra temperaturer främjar krakning. Baserat på resultaten från enskilda reaktorer föreslogs ett integrerat processflödesdiagram och optimerades för maximal produktion av låga olefiner till oligomeriseringsreaktorn (C2-4). Optimeringen visade att den totala koleffektiviteten i processen var cirka 20%. Anledningen till detta var förknippat med valet av katalysator i FTO-processen på grund av dess höga selektivitet för koldioxid.
|
190 |
Towards a virtual climate chamber – A physical experimental study / Mot en virtuell klimatkammare – En fysisk experimentell studieArroyo Molina, Javier January 2020 (has links)
This project focuses on experimentally characterizing one of the tools used at Ericsson AB to test product performance, the climatic chamber. By conducting experiments inside the climate chamber and post processing the data obtained, the airflow inside it can be understood and compared to outdoor experimental data. One of the main sections of this work is to prove the hypothesis: The energy potential of the wind outdoors is greater than indoors, which is shown to be true when comparing values for the integral length scales of the flow, at the same mean wind speed. The second main part of this project is to obtain valuable experimental input that will serve to construct a virtual model of the climate chamber. With the conclusions drawn from the experiments, which involve heat transfer, boundary conditions for the numerical model can be established. / Det här projektet fokuserar på att experimentellt karakterisera ett av verktygen som används i Ericsson AB för att testa produktprestanda - klimatkammaren. Genom att utföra experiment inuti klimatkammaren och efterbehandla de erhållna data, kan man få en förståelse för luftflödet inuti kammaren och jämföra resultat med experimentella data från utomhus. Ett av delmomenten i detta arbete bevisar hypotesen: 'Vindens energipotential är större än inomhus', vilket visar sig vara sant när man jämför värden för flödets integrala längdskalor, med samma medelvärde i vindhastighet. Den andra etappen av detta projekt är att erhålla en värdefull experimentell vägledning som kommer att tjäna till att konstruera en virtuell modell av klimatkammaren. Med slutsatserna från experimenten, som innefattar värmeöverföring, kan gränsvillkor för den numeriska modellen fastställas.
|
Page generated in 0.0334 seconds