Metoder för analys av en bränslebädd i en biobränsleeldad rosterugn har utvecklats och utvärderats för att bedöma dess användbarhet. Dessa metoder omfattar framtagning av bränslebäddens utbredning, temperaturprofil och tryckfall genom bädden med hjälp av rostfria rör, termoelement, tryckmätare samt en laborationsuppställning. Metoderna producerade alla användbara resultat som gav snabb indikation på aktuella förhållanden.

This report deals with the collaborative project between Fagrell Produkt Utveckling AB and students from the Faculty of Science and Technology at Uppsala University. The overall objective of the project was in addition to developing students' abilities, to help Fagrell with verification and development of Fagrells prototype, Fundamental flow reactor, for flow chemistry. The uniqueness of Fagrells flow reactor is that it should be simple and affordable compared to competing flow reactors in the market. The verification was done by laboratory and simulation sessions. The verification shows that Fagrells idea on how to construct a flow reactor is very good. The development included both technology and business. The result of developments can be helpful for the commercialization of Fagrell flow reactor. / Denna rapport behandlar samarbetsprojektet mellan Fagrell Produktutveckling AB och studenter från fakulteten för teknik och naturvetenskap vid Uppsala Universitet. Det övergripande målet med projektet var förutom att utveckla studenternas förmågor, hjälpa Fagrell med verifiering och utveckling av Fagrells prototyp Fundamental flödesreaktor för flödeskemi. Det unika med Fagrells flödesreaktor är att den ska vara enkel och mycket prisvärd i förhållande till konkurrerande flödesreaktorer. Verifieringen gjordes med laborationer samt simuleringar. Verifieringen visar att Fagrells idé kring hur man konstruerar en flödesreaktor är mycket bra. Utvecklingen innefattade både teknik- och affärsutveckling. Resultatet av utvecklingen kan vara till hjälp för Fagrell vid en kommersialisering av flödesreaktorn.

Syftet med den här studien är att undersöka om och hur turbulensstrukturen i ytskiktet påverkas av den interna gränsskiktshöjden. Mätningar gjorda 1984 och 1988 på Näsudden på sydvästra Gotland har använts. Vindriktningen har valts så att vinden har en så lång och ostörd anloppssträcka över hav som möjligt. Höjden på det interna gränsskiktet har tagits fram ur temperaturprofiler, där den första inversionen representerar den interna gränsskiktshöjden. Monin-Obukhovs similaritetsteori har använts som stomme i undersökningen. Undersökningen har visat att vissa turbulensfaktorer i ytskiktet följer Monin- Obukhovs teori bättre än andra. Den interna gränsskiktshöjden påverkar främst vindstrukturen. Till viss del påverkas även temperaturstrukturen. I vissa fall kan även den karakteristiska hastigheten i övergångsskiktet påverka turbulensen i ytskiktet. Horisontella vindvariansen, bör t.ex. normaliseras med denna hastighet och inte med friktionshastigheten som Monin-Obukhovs teori föreskriver. Vertikalvindvariansen i ytskiktet kan normaliseras med både friktionshastigheten och den karakteristiska hastigheten i övergånsskiktet, och således både med höjden över marken och den interna gränsskiktshöjden. / The aim of this study is to find out if and how the height of the internal boundary layer affects the structure of the turbulence in the surface layer. This has been done from measurements made 1984 and 1988 at Näsudden on the southwest part of Gotland. The wind direction has been chosen to get as long fetch over sea as possible. The height of the internal boundary layer is obtained from temperature profiles where the first inversion represents the height of the internal boundary layer. The Monin- Obukhov similarity theory has been used as a frame in this investigation.   The study has shown that some turbulence features follow the Monin-Obukhov similarity better than others. The height of the internal boundary layer mostly affects the wind structure, but partly also the temperature structure. In some cases the characteristic velocity in the mixed layer also influences the turbulence in the surface layer. For example, it is better to normalize the horizontal wind variance with this velocity than the friction velocity as proposed in Monin-Obukhov theory. To normalize the vertical wind variance in the surface layer, it is possible to use both the friction velocity and the characteristic velocity in the mixed layer. This means the vertical wind variance can be normalized with both the height above ground and the height of the internal boundary layer.

For centuries in the future, the climate on Earth will be affected by the global warming.Effects as melting ices, increasing sea levels and extreme weather, are all consequencesof the high amount of carbon dioxide (CO2), that we humans have caused. In Sweden,can climate effects like higher temperatures, longer vegetation periods and greaterseasonal variations in water fluxes, be expected. Due to climate changes and anincreasing population, the drinking water production in Uppsala will be affected. Interms of securing the drinking water production in the future, Uppsala Vatten och Avfall AB are investigating the possibility to use the Ekoln basin in lake Mälaren, as acomplementary raw water catchment area. In order to keep a secure drinking water production, in regard to quantity and quality, itis of interest to investigate how fluxes and water quality will be affected in the future.The annual pattern of water mixing, with summer- and winter stratification, and overturnduring spring and autumn, is something that significantly affects the water quality in theSwedish lakes. With the aim to study how the annual pattern of water mixing in theEkoln basin, might change due to future climate changes, hydrodynamic modelling wasperformed on a model area consisting of the Ekoln basin with adjacently bays. A hydrodynamic (3D) transport model of type MIKE 3 Flow Model FM, created byTyréns AB for simulating transport of pollutions, was calibrated and adapted to simulatetemperature profiles in the model area. To be able to study the annual pattern of watermixing, the model was also adapted to simulate a period of a year. Three scenarios weresimulated, one reference year and two future scenarios, where the future scenarios werebased on the climate scenarios RCP4.5 and RCP8.5 in year 2050. The calibration of the model was successful, and the calculation time was reduced byadapting the mesh. Results from the three scenarios, showed that the period with summerstratification might become nine days longer by RCP4.5 in year 2050, compared to thereference scenario. Simulation of RCP8.5 during the same time period, did not showany changes. By RCP8.5 it is possible that water temperatures in the epilimnion, areincreasing and that there will be no winter stratification. The temperature in the surfacewater are affected by the air temperature, in future studies it is in interest to investigatehow stratification and cirkulation will be affected by changes in wind speed and winddirection, how different types of wind data effect the results, it is also in interest to studychanges during a time period longer than one year. / Den globala uppvärmningen kommer att påverka Jordens klimat i många sekel framöver.Effekter som smältande isar, stigande havsnivåer och extremare väder, är allakonsekvenser av de enorma utsläpp koldioxid (CO2), som vi människor orsakat. ISverige kan vi i framtiden vänta oss varmare temperaturer, längre vegetationsperioderoch flöden med stora säsongsvariationer. I Uppsala kommer de framtidaklimatförändringarna i samverkan med en växande befolkning att påverka stadensdricksvattenproduktion. Uppsala Vatten och avfall AB undersöker idag möjligheten tillatt använda Mälarbassängen Ekoln som kompletterande råvattentäkt. För att säkerställa en säker dricksvattenproduktion, både utifrån den kvantitet ochkvalitet som krävs, är det av intresse att veta hur flöden och vattenkvalitet i Ekoln kankomma att utvecklas i framtiden. Något som i stor grad påverkar vattenkvaliteten i våraSvenska sjöar, är den årstidsbundna cirkulationen, med vinter- och sommarstagnation,samt vår- och höstcirkulation. För att undersöka hur den årstidsbundna cirkulationen iEkoln kan komma att förändras med framtida klimat, utfördes hydrodynamiskmodellering för sjön med intilliggande vikar. En bestående tredimensionell spridningsmodell av typ MIKE 3 Flow Model FM, skapadför att simulera spridning av avloppsvatten i Ekoln, erhölls från Tyréns AB. Modellenkalibrerades och anpassades för att simulera temperaturprofiler i sjön. För att täcka inbeteendet för den årstidsbundna cirkulationen anpassades modellen till att simulera etthelt år. Modellen kördes för ett referensår, samt för de två strålningsdrivningsscenariernaRCP4.5 och RCP8.5 vid år 2050. Kalibrering av modellen var lyckad och beräkningstiden förkortades genom anpassningav beräkningsnätet. Resultat från simuleringar visade på att sommarstagnation kanförekomma nio dagar längre vid RCP4.5 för år 2050, än under referensåret. Ingenförändring förväntas vid RCP8.5 under samma tidsperiod. Vid RCP8.5 förväntas dockvattentemperaturer i epilimnion att stiga och vinterstagnation förekommer ej.Temperaturer i vattenmassans övre skikt påverkas i hög grad av lufttemperatur och vidfortsatta studier är det även av intresse att undersöka hur skiktning och cirkulationpåverkas av förändrade vindförhållanden, hur olika drivdata för vindförhållandenpåverkar resultatet samt att undersöka en tidsperiod som är längre än ett år.

We are facing an important challenge, to reduce the greenhouse gas emissions to make sure that we limit global warming to 2 °C, preferably 1.5 °C. Drastic changes and developing new methods may be our only chance to keep global warming under 1.5 °C. The steel production in Sweden today accounts for 10% of the CO2 emission. The joint venture HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology), between SSAB, LKAB and Vattenfall, aims to reduce the CO2 emission by developing a method that reduces iron ore pellets with hydrogen gas, leaving only water as off-gas. From simple thermodynamic calculations, it is evident that the reduction of iron ore using hydrogen gas is an endothermic reaction, requiring heat. Based on the calculated energy requirement, the temperature at the center of the pellet should not be the same as the temperature at the surface of the pellet but instead, decrease as the reduction reaction takes place. This report presents the temperature profile at the surface and in the center of a hematite pellet during hydrogen reduction at temperatures of 600 °C, 700 °C, 800 °C and 900 °C. Ideally, the results can be implemented in a model to better simulate the reduction reaction taking place inside a hematite pellet. The experiment consists of three sub-experiments, the first measures the temperature profile of the unreduced iron ore pellet in an argon gas atmosphere, secondly, the temperature profile and mass loss are measured during reduction, lastly, the temperature profile is measured for the reduced pellet in a hydrogen atmosphere. The mass loss measured during hydrogen reduction is used to calculate the degree of reduction. The results show that the reaction rate increases with increasing temperature and concentration of H2. Additionally, a higher reduction temperature gives the largest temperature decrease inside the pellet during reduction. At 900 °C, the temperature decrease is equal to 39 °C and at 600 °C, it is equal to 3 °C. The results prove that after a certain initial stage, gas diffusion and heat conduction through the product layers play important roles in controlling the reaction rate. There is even a period where a plateau of the reduction is observed, the reaction is mostly controlled by heat transfer. / Idag står vi inför en viktig utmaning, att minska utsläppen av växthusgaser och se till så att vi inte överskrider 2 °C uppvärmning, helst inte 1.5 °C. För att klara detta krävs drastiska förändringar och utvecklingar av nya metoder kan vara vår enda chans att uppnå 1.5-gradersmålet. Ståltillverkningen i Sverige idag står för 10% av CO2 utsläppen och för att bidra till att minska utsläppen av CO2 har företaget HYBRIT, vilket står för Hydrogen Brakethrough Ironmaking Technology, skapats. HYBRIT är en joint venture mellan SSAB, LKAB och Vattenfall som tillsammans vill skapa stål på ett mer miljövänligt sätt. Processen går ut på att reducera järnmalmspellets med hjälp av vätgas för att producera järnsvamp och ge ifrån sig vatten som avgas. Från enkla termodynamiska beräkningar är det lätt att inse att reduktionen med hjälp av vätgas är en endoterm process, som kräver energi. Det är genom denna kunskap som en kan föreställa sig att reduktionen av järnmalmspellets med hjälp av vätgas kommer bidra till en temperaturminskning. I denna rapport har temperaturprofilen inne i och på ytan av en hematitpellet mätts under tiden som den blivit reducerad med vätgas. Idealt kan resultaten implementeras i en modell för att bättre simulera reduktionsreaktionen som äger rum i en hematitpellets. Fyra olika reduktionstemperaturer har undersökts: 600 °C, 700 °C, 800 °C och 900 °C. Experimenten består av tre del-experiment, först mäts temperaturprofilen av den oreducerad hematitpelletsen i en argonatmosfär, sedan mäts viktminskningen och temperaturprofilen av pelleten medan den reduceras i en vätgasatmosfär, slutligen mäts temperaturprofilen av den reducerade pelleten i en argonatmosfär. Viktminskningen under reduktionen används för att beräkna reduktionsgraden under reduktionsförloppet. Resultaten visade att reduktionshastigheten ökade med ökande temperatur och koncentration av H2. Ökad temperatur gav även den största temperaturminskningen inne i pelleten då den reducerats med vätgas. Vid 900 °C uppmätes en temperaturminskning på 39 °C, varav reduktion vid 600 °C gav en temperaturminskning på 3 °C. Resultaten visar att efter en viss tids reduktion, spelar gasdiffusionen och värmeledningen genom produktlagret en viktig roll och är det som begränsar reduktions-hastigheten. Fortsatt, då hematitpelleten reducerades uppstod en platå där temperaturen var konstant och reaktionen till största delen var begränsad av värmeledningen genom produktlagret.