Academic literature on the topic 'Stabiilisuus'

Tämän artikkelin tarkoitus on esitellä, miten poikittaistukemattoman paarteen nurjahduspituus voidaan määrittää hyödyntämällä ristikkorakenteen stabiloivia osia. Poikittaistukemattomalla paarteella työssä tarkoitetaan puristettua ristikkopilarin sisä- tai kattoristikon alapaarretta. Näissä tapauksissa on perinteisesti käytetty erillistä nurjahdustuentajärjestelmää, jotta nurjahduspituutta tasosta poispäin on voitu pienentää. Kuitenkin, vaikka sisä- tai alapaarre on kokonaan ilman erillistä poikittaistuentaa, voidaan nurjahduspituutta redusoida selvästi, jopa arvoon 0,3…0,4*L, jossa L on paarteen pituus. Tämä perustetaan siihen, että ristikkoa hyödynnetään kokonaisuutena ja otetaan huomioon uumasauvojen taivutus- ja liitosjäykkyydet sekä tukevan/vedetyn paarteen vääntöjäykkyys.

Hankkeessa ”Kotimaista valkuaista herneestä” todettiin, että kotieläinten ravitsemuksen kannalta herneen käyttömahdollisuudet rehuna ovat hyvät. Hernettä voi käyttää yksimahaisten ja märehtijöiden ruokinnassa osittain jopa enemmän kuin aikaisemmin on suositeltu. Herneen siemensato korjataan kuten viljasato ja varastoidaan kuivaamalla tai säilömällä. Käytännössä hernettä viljellään rehuksi useimmiten seoskasvustona viljan kanssa.Tutkimuksen säilöntäkokeissa selvitettiin murskesäilöntämenetelmän soveltuvuutta herne-kauraseoksen varastointiin. Kokeissa tutkittiin erityisesti säilöntäaineiden vaikutusta rehun koostumukseen, säilönnälliseen laatuun ja lämpenemisherkkyyteen (aerobinen stabiilisuus). Herne-kaurakasvuston koostumuksen kehitystä seurattiin kauran röyhylletulosta aina täystuleentumiseen asti.Herne-kaura –siemensadon murskesäilöntää tutkittiin vuonna 2002 ja 2003. Ensimmäisenä vuonna säilöntä tehtiin seoksen kuiva-ainepitoisuudessa (680 g/kg), joka oli suosituksen ylärajalla ja toisena vuonna vastaavasti suosituksen alarajalla (530 g/kg). Herne-kaurasadon määrän ja laadun kehitystä seurattiin viikon välein täystuleentumiseen asti. Kasvusto puitiin tavallisella puimurilla, seos murskattiin valssimyllyllä (Murska 350 S2), käsiteltiin säilöntäaineilla ja säilöttiin laboratoriosiiloihin. Säilöntäainekäsittelyt olivat painorehu ilman säilöntäainetta, happosäilöntäaineet AIV2 Plus ja AIV2000 (molemmat sekä 3 että 5 l/t) ja biologinen valmiste AIVBioprofit (annostuksena 105 ja 106 pmy/g). Kolmesta neljään kuukautta kestäneen säilöntäajan jälkeen rehuista määritettiin kemiallinen koostumus, säilönnällinen laatu ja aerobinen stabiilisuus.Molempina vuosina siemensato ja kemiallinen koostumus olivat saavuttaneet pääosin lopullisen tasonsa säilöntäpäivänä. Toisena vuonna sadon määrä olisi hieman kasvanut, jos säilöntää olisi lykätty. Kaikki koerehut, painorehu mukaan lukien, olivat hyvälaatuisia virhekäymishappojen ja valkuaisen hajoamisen perusteella arvioituna. Säilöntäaineiden käyttö kuitenkin paransi rehun säilönnällistä laatua ja varsinkin aerobista stabiilisuutta. Vaikka rehun kuiva-ainepitoisuus oli korkea, maitohappobakteereihin perustuva säilöntäaine (AIVBioprofit) sai aikaan voimakkaan maitohappokäymisen ja matalan pH:n. Happorehuissa oli vähemmän maitohappoa ja enemmän sokeria kuin ymppirehuissa. Happosäilöntäaineet olivat myös tehokkaampia valkuaisen hajoamisen estäjiä kuin ymppi. Ymppirehuissa oli yhtä paljon ammoniumtyppeä kuin painorehussa. AIV2Plus ja AIV2000 säilöntäaineiden vaikutukset eivät oleellisesti eronneet toisistaan. Happosäilöntäaineiden annostustason vaikutus korostui märemmässä rehussa, varsinkin pH:n laskussa ja valkuaisen hajoamisen estossa. Ympin annostustaso vaikutti käymisen voimakkuuteen selvästi vain märemmässä rehussa. Säilyvyyden kannalta annostukseksi riitti jokaisessa vaihtoehdossa alempi käytetty määrä. Kaikki säilöntäainekäsittelyt vähensivät oleellisesti rehun lämpenemisherkkyyttä painorehuun verrattuna.Herne-kauraseoksen varastointi murskesäilöttynä on käyttökelpoinen vaihtoehto rehun kuivaukselle, kun seoksen kuiva-ainepitoisuus on 500 – 700 g/kg Säilöntä onnistuu hyvin kummassakin ääripäässä. Sadon määrän ja valkuaisen hajoamisen kannalta korjuu kannattaa kuitenkin ajoittaa mainitun ylärajan tuntumaan. Säilöntäaineen käyttö varmistaa rehun ruokinnallisen arvon säilymisen hyvänä. Tehdyissä kokeissa säilöntäaineiden annostukseksi riitti jokaisessa vaihtoehdossa pienempi käytetty määrä. Säilöntäaineet paransivat rehun käymislaatua ja vähensivät oleellisesti rehun lämpenemisherkkyyttä painorehuun verrattuna.

Rehunteon tehokkuusvaatimus kasvaa tila- ja karjakoon sekä säilörehumäärien suurentuessa. Samalla säilörehun teettäminen urakoitsijalla ja tilojen välinen yhteistyö lisääntyy. Esikuivatun säilörehun teko ja pyöröpaalaus ovat yleistyneet voimakkaasti. Noin 80 % säilörehusta tehdään jo esikuivattuna (Pro-Agria 2007). Säilörehua tehdään myös yhä useammin ilman säilöntäainetta. Säilörehun kuiva-ainepitoisuuden noustessa rehun virhekäymisten riski vähenee, mutta hiivojen ja homeiden aiheuttama aerobinen pilaantuminen voi lisääntyä ja aerobinen stabiilisuus huonontua eli rehu lämpenee herkemmin. Sääolosuhteet vaikuttavat esikuivatun säilörehunteon riskeihin, jotka voivat olla erilaiset eri menetelmillä. Alkutuotannon ja maidonjalostuksen laaturiskit rehuntuotantoteknologian kehittyessä - tutkimushanke osoitti, että korjuuolosuhteet vaikuttavat enemmän ilman säilöntäainetta tehdyn pyöröpaalisäilörehun ruokinnalliseen arvoon kuin lievästi esikuivatun hapolla säilötyn tarkkuussilputun siilorehun arvoon. Kuivana kesänä tehdyn siilorehun ja yli 50 % kuiva-ainetta sisältävän paalirehun maidontuotantovaikutus oli yhtä hyvä. Sen sijaan märkänä kesänä paalirehujen syönti ja maidontuotantovaikutus olivat merkitsevästi huonommat kuin siilorehun, vaikka rehut tehtiin hyvän sään aikana (Jaakkola ym. 2006). Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää, kuinka säilöntäaine vaikuttaa eri kuiva-ainepitoisuuksissa pyöröpaalatun säilörehun kemialliseen ja mikrobiologiseen laatuun ja jälkipilaantumisalttiuteen sekä maidontuotantoon ja maidon koostumukseen.Timotei-nurminadan ensimmäisestä sadosta tehtiin pyöröpaalisäilörehua kahdessa eri kuiva-ainepitoisuudessa (keskimäärin 31 % ja 48 %) joko ilman säilöntäainetta tai käyttäen AIV®Pro-happosäilöntäainetta (muurahaishappoa 42,5 %, ammoniumformiaattia 30,3 %, propionihappoa 10 %, bentsoehappoa 2,2 %, vettä 15 %). Tuoreempi rehu paalattiin niittopäivänä keskimäärin 9 tunnin esikuivauksen jälkeen, kun taas kuivempi rehu paalattiin vasta kolmantena päivänä 56 tunnin esikuivauksen jälkeen, sillä 1,5 mm:n sade toisena päivänä viivytti kuivumista vuorokaudella. Paalit kiedottiin 6 muovikerroksella (1,2 kg/paali). Säilöntäainetta kului 3,5 l/paali tuoreemmalla ja 3,0 l/paali kuivemmalla rehulla. Maidontuotantokoe tehtiin 16 Ay-lehmällä 4 x 4 latinalaisen neliön mukaan, joka toistettiin neljänä erillisenä neliönä. Säilörehua annettiin vapaasti ja väkirehua (ohra-kaura-melassileike-rypsipuristekivennäinen) 11 kg ensikoille ja 13 kg vanhemmille lehmille.Säilörehun kuiva-ainepitoisuus ja AIV® Pro-happosäilöntäaineen käyttö vaikuttivat tässä kokeessa melko vähän esikuivatun paalirehun säilönnälliseen ja mikrobiologiseen laatuun sekä rehuarvoihin. Kaikki rehut olivat laadultaan hyviä. Tuoreemmissa rehuissa pH oli alempi ja happorehussa oli tyypillisesti enemmän sokeria ja vähemmän maitohappoa ja ammoniumtyppeä kuin painorehussa. Kuivempien rehujen laatuerot olivat pieniä. Happo paransi kuitenkin säilörehun aerobista stabiilisuutta. Lämpeneminen alkoi painorehussa noin kahden ja happorehussa neljän vuorokauden kuluttua paalin avaamisesta. Pidempi esikuivatusaika vähensi sekä paino- että happorehun sulavuutta niin, että koko rehuannoksen orgaanisen aineen sulavuus lehmillä huononi keskimäärin 1,2 prosenttiyksikköä. Pidempi esikuivatusaika vähensi painorehun syöntiä, mutta happorehuun se ei vaikuttanut. Maitotuotokseen tai maidon koostumukseen esikuivatusaika tai säilöntäainekäsittely ei vaikuttanut merkitsevästi. Vain maidon urea oli korkeampi kuivemmilla rehuilla. Rehuvalkuaisen hyväksikäytössä maitovalkuaiseksi (keskimäärin 32,5 %) ei ollut eroa koekäsittelyjen välillä, mutta energian hyväksikäyttö oli kuivemmilla rehuilla parempi. Paalirehujen säilöntätappiot olivat pieniä, noin 2 %, mutta 6 muovikerrosta ei täysin estänyt hiiva/homelaikkuja, joita esiintyi suurimmassa osassa paaleista.

Seosrehuruokinnassa erityisesti kesäaikana rehuseoksen lämpeneminen ruokintapöydällä on tavallinen ongelma. Säilörehun aerobisesta stabiilisuudesta tehtyjen tutkimusten ja käytännön havaintojen perusteella on syytä olettaa, että lämpenemisongelma seosrehuruokinnassa kärjistyy erillisruokintaan verrattuna. Tässä kokeessa havainnollistettiin, miten 10 % osuus vanhaa rehua uudessa seoksessa vaikuttaa tehdyn seosrehun pilaantumisherkkyyteen. Lisäksi tutkittiin mahdollisuutta hidastaa seosrehun pilaantumista ruokintatilanteessa propionihappopohjaisilla säilöntäaineilla.Kokeessa käytetty seosrehu sisälsi 37 % väkirehuseosta ja 63 % säilörehua kuiva-aineesta. Pelletöity väkirehuseos sisälsi ohraa, kauraa, melassileikettä, rypsipuristetta ja kivennäisiä. Säilörehu oli toisen sadon timotei-nurminata-puna-apilanurmea, joka oli säilötty muurahaishappopohjaisella säilöntäaineella. Säilörehun säilönnällinen laatu oli kiitettävä. Seosrehun kuiva-ainepitoisuus oli 409 g/kg ka. Samalla reseptillä tehtiin kaksi seosrehua. Tuore seos sekoitettiin puhtaalla seosrehun sekoituslaitteella hyvälaatuisista raaka-aineista. Tuoreen seoksen lisäksi tehtiin seos, jossa käytettiin ymppinä 10 % jo lämmennyttä seosta. Ymppinä käytetty seosrehu oli sekoitettu samalla reseptillä viikkoa aikaisemmin ja sen oli annettu lämmetä.Välittömästi seosrehujen sekoittamisen jälkeen niihin lisättiin kokeessa tutkitut säilöntäaineet. Kiinteä tuote sisälsi natriumkalsiumpropionaattia ja nestemäinen tuote propionihappoa, ammoniumpropionaattia ja ammoniumformiaattia. Aineita lisättiin kahdella eri annostustasolla (2 tai 3 g/kg). Kustakin käsittelystä tehtiin kolme rinnakkaista rehunäytettä, joiden lämpenemistä seurattiin 6 vuorokauden ajan. Rehunäytteiden aerobinen stabiilisuus ja kuiva-ainetappiot aerobisen vaiheen aikana määritettiin.Vanha seosrehu uuden seosrehun seassa lyhensi aerobista stabiilisuutta reilulla kahdella vuorokaudella (9,2 h vs. 66,2 h, p < 0,001). Tutkituilla säilöntäaineilla voitiin parantaa seosrehun aerobista stabiilisuutta tässä kokeessa keskimäärin 3,2 tuntia ilman säilöntäainetta tehtyyn kontrollikäsittelyyn verrattuna (p < 0,001). Säilöntäaineiden tai annostelutasojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja. Tämän kokeen tulos osoittaa selvästi, miten merkittävää seosrehun laadun kannalta on, ettei pilaantuneen vanhan rehun anneta ympätä tuoretta seosta.

Abstract Zinc production has been known since 200 BC. Fluidised bed roasting is the first process stage of the electrolytical zinc production process, was developed in the 1940s. The raw material for zinc is usually sphalerite concentrate. This sulphide concentrate is oxidised in a roaster. Oxidation reactions produce energy, which is removed as steam, and sulphur dioxide, which is used as the raw material of sulphuric acid. During recent decades sphalerite concentrates have contained more and more impurities and at the same time they have become more fine-grained. Impurities cause problems during fluidised bed roasting. As a consequence, production capacity decreases, there are breaks in production. Starting up and shutting down a process during production breaks cause the environmental emissions. In order to be able optimise production, the oxidation mechanisms of impure sphalerite and methods for controlling them have to be known. The hypothesis of this work was as follows: In addition to temperature, the impurity content and particle size of the feed and oxygen coefficient also have an effect on the stability of fluidised bed roasting. Diverse concentrates require different oxygen coefficients and temperatures. The basic target of this work was to develop a method to help find the required conditions and to control them in industrial roasters. This study was restricted to considering the effects of the iron, copper and lead contents in sphalerite concentrate. A review was made of earlier roasting studies and experiences. This study also evaluated the thermodynamic background of roasting. The oxidation mechanisms were also studied in the laboratory using a fluidised bed roaster and horizontal tube furnace. The results were validated in an industrial roaster. On the grounds of these studies the different sphalerite concentrates really do require diverse roasting temperatures and oxygen coefficients. Foremore, the same kinds of concentrates require a different roasting temperature and oxygen coefficient, if their particle size distributions are different. Controlling the concentrate feed particle size may help to control the stability of the roasting bed and the temperature of the upper part of the furnace. The impurities increase the forming of direct bond sintering and thus the forming of sulphide liquid phases. Oxides and sulphates may also form liquid phases. These kinds of liquid phases cause problems in the fluidised bed. Continuous control of the oxygen coefficient and bed temperature and the use of a unique oxygen coefficient and temperature range for every concentrate mixture would make it possible to minimise problems in the furnace. Laboratory and industrial scale tests have verified the variables and methods for controlling conditions in the roaster bed
Tiivistelmä Sinkin valmistus on ollut tunnettua ajalta 200 eKr. Leijukerrospasutus, joka on ensimmäinen prosessivaihe elektrolyyttisessä sinkin valmistusprosessissa, otettiin sekin käyttöön jo 1940-luvulla. Sinkin raaka-aineena käytetään sfaleriittirikastetta, joka hapetetaan pasutuksessa. Hapetusreaktiot tuottavat energiaa, joka otetaan talteen höyrynä, ja rikkidioksidia, josta tuotetaan rikkihappoa. Viime vuosikymmeninä sfaleriittirikasteet ovat tulleet epäpuhtaammiksi ja samalla partikkelikooltaan hienommiksi. Epäpuhtaudet aiheuttavat ongelmia leijupetiin. Tämän seurauksena uunien kapasiteetti laskee, tulee tuotannon seisauksia. Näiden seisauksien yhteydessä tapahtuvat prosessin ylös- ja alasajot aiheuttavat päästöjä. Tuotannon optimoimiseksi täytyy tuntea epäpuhtaiden sfaleriittirikasteiden hapetusmekanismit ja tavat niiden hallitsemiseksi. Tämän työn hypoteesi oli: Leijukerrospasutuksen stabiilisuuteen vaikuttaa lämpötilan lisäksi epäpuhtauksien määrä syötteessä ja syötteen partikkelikokojakauma sekä happikerroin. Erilaiset rikasteet vaativat erilaisen happikerroin- ja lämpötila-alueen. Työn tavoite oli kehittää menetelmä,jolla saadaan vaaditut olosuhteet syntymään ja hallittua. Tutkimuksissa rajoituttiin tarkastelemaan sfaleriittirikasteiden sisältämän raudan, kuparin ja lyijyn vaikutusta. Työssä tutustuttiin epäpuhtaiden sfaleriittirikasteiden pasutuksen alueelta aiemmin tehtyihin tutkimuksiin ja eri pasutoilla saatuihin kokemuksiin sekä selvitettiin pasutuksen termodynaaminen tausta. Laboratoriotutkimuksilla selvitettiin hapettumismekanismeja leijukerrosreaktorissa ja pelleteillä kvartsilaivassa putkiuunissa. Tulosten todentaminen tehtiin koeajoilla teollisessa tuotantolaitoksessa. Johtopäätöksenä näistä tutkimuksista voidaan todeta, että erilaiset sfaleriittirikasteet edellyttävät kullekin rikasteelle ominaista pasutuslämpötilaa ja happikerrointa. Lisäksi samantyyppistenkin rikasteiden vaatima pasutuslämpötila ja happikerroin voivat vaihdella, jos rikasteen partikkelikokojakauma vaihtelee. Syötteen partikkelikokoa säätäen voidaan ohjata pedin stabiilisuutta ja uunin yläosan lämpötilaa. Epäpuhtaudet lisäävät suorasidossintrautumien syntyä ja siten sulfidisulafaasien muodostumista. Sulafaaseja voivat muodostaa myös tietyt oksidit ja sulfaatit. Tästä seuraa ongelmia leijupedissä. Happikertoimen jatkuva seuranta ja säätö kullekin rikasteelle ominaisella alueella, samoin kuin lämpötilan seuranta ja säätö, mahdollistavat ongelmien minimoinnin. Tähän työhön liittyvissä laboratoriotutkimuksissa ja teollisen mittakaavan tutkimuksissa todennettiin muuttujat ja keinot olosuhteiden hallitsemiseksi

Tutkielmassa esitetään pari tapaa, joilla voidaan määrittää, onko tietynlainen diskreetti LTI-systeemi BIBO-stabiili. Tätä varten tarvitaan erityisesti kompleksisen navan määritelmää sekä signaalien ja systeemien analyysiä. Tutkielmassa tarkastellaan vain diskreettejä signaaleja ja systeemejä. Aluksi tutkielmassa esitetään, kuinka kompleksisille rationaalifunktioille voidaan määrittää navat. Tämän jälkeen siirrytään signaaleihin ja niiden ominaisuuksiin. Lisäksi kausaaleille signaaleille määritellään z-muunnos, johon perehdytään tarvittavissa määrin. Lopuksi tarkastellaan systeemejä ja niiden ominaisuuksia. Erityisesti tutkielman lopussa todistetaan edellä vihjatut systeemin stabiilisuutta koskevat lauseet ja esitetään, kuinka niitä voidaan käyttää.

Abstract Refining grain size is known to enhance mechanical properties also in austenitic stainless steels. To better understand the background of these properties, various reversion-treated structures were created in AISI 301LN (18Cr-7Ni-0.15N) steel and the microstructural features affecting flow behaviour and strength under monotonic and cyclic straining were investigated. Fully and partially reversed microstructures were produced using prior cold rolling thickness reductions in the range of 32–63% and both resistant and induction heating. Some selected reversed structures were also strengthening rolled to 20% reduction. The resultant microstructures were characterised using different research equipment and methods and their mechanical properties determined by microhardness, tensile and fatigue tests. The main interest was focused on the microstructural features of low-temperature reversed structures and the stability of austenite in them. Effective grain refinement was achieved after 56–63% rolling reduction. Depending on the reduction and annealing conditions, the reversed structures consisted of various amounts of submicron- and medium-sized austenite grains and retained phases. All the reversed structures showed non-homogenous, often bimodal grain size distribution. It was demonstrated that the stability of austenite was much reduced after annealing at temperatures ≤ 850 °C, which was attributed to precipitation occurring at these low temperatures. Fine grain size itself promoted higher stability, but the coarsest retained austenite was stable due to its special orientation. Therefore, medium-sized grains of 3–10 μm, formed mainly from slightly deformed strain-induced martensite, appeared to be most unstable, the fraction being highest after the lowest reduction. The yield and fatigue strengths of the low-temperature reversion-treated structures were significantly higher than those of commercial 301LN. Fatigue strength corresponded to that of a 20% cold-rolled sheet. Strength was highly enhanced even after the lowest cold rolling reduction of 32%, for the lower strength of the coarser reversed grain structure was balanced by the higher fractions of strong retained austenite and martensite phases
Tiivistelmä Austeniitin raekoon hienontamisen tiedetään parantavan merkittävästi ruostumattomien terästen mekaanisia ominaisuuksia. Hienorakeisten reversiorakenteiden muokkauslujittumiseen ja lujuuteen vaikuttavien tekijöiden yksityiskohtaista tutkimista varten tuotettiin AISI 301LN (18Cr-7Ni-0.15N) teräkseen 32–63% kylmävalssausreduktiota ja sen jälkeistä vastus- tai induktiokuumennusta käyttäen täysin sekä osittain reversoituneita mikrorakenteita. Lisäksi osa reversiorakenteista vielä lujitusvalssattiin 10–20% reduktioon saakka. Mikrorakenteiden karakterisointiin käytettiin monipuolisesti eri tutkimuslaitteita ja menetelmiä sekä mekaanisten ominaisuuksien määrittämiseen mikrokovuus-, veto- ja väsytyskokeita. Ensisijaisena tarkoituksena oli tutkia yksityiskohtaisesti matalassa reversiolämpötilassa muodostuneita mikrorakenteita sekä hienorakeisen austeniitin stabiilisuutta monotonisessa ja syklisessä kuormituksessa. Reversiokäsitellyissä rakenteissa esiintyi vaihteleva määrä hienoja (raekoko alle 1 μm) ja keskisuuria (raekoko 3–10 μm) austeniittirakeita mahdollisien karkeiden jäännösfaasien lisäksi kylmämuokkaustilasta ja lämpökäsittely-parametreista riippuen. Suuri muokkausaste edesauttoi selvästi raerakenteen hienontumista, mutta kaikki rakenteet olivat raekokojakaumaltaan epähomogeenisia. Työssä demonstroitiin kuinka alle 900 °C:ssa hehkutetut reversiorakenteet ovat huomattavasti epästabiilimpia kuin korkeammassa syntyneet verrokkirakenteet, minkä osoitettiin johtuvan krominitridien erkautumisesta. Raekoon hienontuminen itsessään suosii suurempaa stabiilisuutta, mutta karkeimmat muokkautuneet jäännösausteniittirakeet olivat stabiileja niiden orientaation takia. Täten keskisuuret rakeet olivat epästabiileimpia. Keskisuurien rakeiden osoitettiin syntyvän pääasiassa vähän muokkaantuneesta martensiitista, ja niitä esiintyi eniten 32% reduktiolla valssatuissa rakenteissa. Matalassa lämpötilassa syntyneiden reversiorakenteiden lujuus oli merkittävästi korkeampi kuin kaupallisen teräksen. Väsymislujuus vastasi noin 20% lujitettuvalssattua tuotetta. Hehkutusta edeltänyt kylmämuokkausaste vaikutti vain vähän reversiorakenteiden lujuuteen, sillä vaikka pienin muokkausaste johti karkeimpaan keskimääräiseen raekokoon, siinä lujuutta lisäsivät kovat jäännösfaasit

Abstract The work in this thesis concentrates on finding more active and durable catalysts for the demanding environmental application of the oxidation of sulfur-containing volatile organic compounds (S-VOCs). This application is challenging due to the high purification levels required and the catalyst deactivating nature of sulfur. In this thesis, dimethyldisulfide (DMDS) was used as the model molecule to represent S-VOCs since it is often present in odorous emissions and it is more difficult to treat than most of the other S-VOCs. It was found that the addition of a very small amount of Pt (0.3%) especially improves the selectivity of copper oxide based catalysts towards complete oxidation products ((carbon dioixide (CO2), water (H2O) and sulfur dioxide (SO2)) in DMDS oxidation. Catalyst characterization by transmission electron microscopy, temperature programmed reduction and X-ray photoelectron spectroscopy analyses suggests that this promoting effect is most likely due to the close interaction between Cu and Pt species on the bimetallic PtCu/γ-Al2O3 catalyst. The drawback of using the Al2O3 support is that it is not resistant towards sulfur poisoning. The deactivation of the self-made catalysts was studied with the help of an accelerated ageing procedure that was developed based on the information from the industrially aged volatile organic compound (VOC) catalysts. Industrial deactivation was caused by the sintering of the support and active metals and by the formation of metal sulfates with the support. After accelerated ageing, the silica doped alumina (Al2O3)0.8(SiO2)0.2 supported catalyst, showed remarkably promising results in terms of stability towards sulfur poisoning and the activity in DMDS oxidation was very close to that of the most active PtCu/Al2O3. The addition of less than 20% of SiO2 on the Al2O3 support led to a catalyst that is more selective and resistant to sulfur poisoning
Tiivistelmä Väitöskirjassa tuotetaan uutta tietoa rikkipitoisten orgaanisten yhdisteiden (S-VOC) hapetukseen soveltuvien uusien katalyyttisten materiaalien synteesistä ja karakterisoinnista. S-VOC-yhdisteiden käsittely on vaativa katalyyttisen polton sovellus, koska näiden päästöjen käsittely edellyttää korkeaa puhdistustehoa, ja lisäksi yhdisteiden sisältämä rikki on katalyyttimyrkky. Tässä väitöskirjassa valittiin S-VOC-yhdisteitä edustavaksi malliaineeksi dimetyylisulfidi (DMDS), koska se on usein mukana käsiteltävissä S-VOC-päästöissä ja sen käsittely on vaativampaa kuin useiden muiden S-VOC-yhdisteiden käsittely. Tutkimustulosten mukaan hyvin pieni Pt-lisäys (0.3 %) parantaa erityisesti kuparioksidikatalyyttien selektiivisyyttä DMDS:n kokonaishapetustuotteiksi (CO2, H2O, SO2). Katalyyttien karakterisoinnin (läpäisyelektronimikroskopia, lämpötilaohjattu pelkistysreaktio, röntgensädefotoelektronispektroskopia) perusteella voidaan esittää parannuksen syyksi kuparin ja platinan läheinen kontakti bimetallisen PtCu/γ-Al2O3-katalyytin pinnalla. Al2O3-tukiaineen heikkoutena on sen deaktivoitumisherkkyys rikkiyhdisteiden läsnä ollessa. Väitöskirjatyössä valmistettujen katalyyttien deaktivitumista tutkittiin laboratoriomittakaavassa nopeutettujen ikäytyskokeiden avulla, jotka kehitettiin teollisessa käytössä deaktivoituneen katalyytin karakterisointien avulla saadun tiedon perusteella. Teollisessa käytössä olleen katalyytin deaktivoitumisen syyksi havaittiin tukiaineen ja aktiivisten metallien sintrautuminen sekä metallisulfidien muodostuminen tukiaineen kanssa. Nopeutettujen ikäytyskokeiden tulosten perusteella havaittiin, että piidioksidin lisäys alumiinioksiditukiaineeseen paransi tukiaineen rikin kestoa merkittävästi. Tutkimuksissa havaittiin myös, että piidioksidilla muokatun katalyytin aktiivisuus oli hyvin lähellä vastaavaa PtCu/γ-Al2O3-katalyytin aktiivisuutta. DMDS:n hapetuksessa selektiivisempi ja stabiilimpi katalyytti voidaan aikaansaada alle 20 %:n SiO2-lisäyksellä Al2O3-tukiaineeseen

Abstract In this thesis we study the spatial throughput of interference-limited wireless networks from different perspectives, considering that the spatial distribution of nodes follows a 2-dimensional homogeneous Poisson point process and transmitters employ Gaussian point-to-point codes. To carry out this analysis, we model the interrelations between network elements using concepts from stochastic geometry, communication theory and information theory. We derive closed-form equations to compute/approximate the performance metric that is chosen to evaluate the system for each given specific scenario. Our first contribution is an investigation about whether it is preferable to have a large number of short single-hop links or a small number of long hops in multi-hop wireless networks, using a newly proposed metric denominated aggregate multi-hop information efficiency. For single-hop systems, we revisit the transmission capacity framework to study medium access protocols that use asynchronous transmissions and allow for packet retransmissions, showing when a carrier sensing capability is more suitable than synchronous transmissions, and vice-versa. We also cast the effective link throughput and the network spatial throughput optimization problems to find the combination of medium access probability, coding rate and maximum number of retransmissions that maximize each metric under packet loss and queue stability constraints, evincing when they do (and do not) have the same solution. Furthermore we analyze the expected maximum achievable sum rates over a given area – or spatial capacity – based on the capacity regions of Gaussian point-to-point codes for two decoding rules, namely (i) treating interference as noise (IAN) and (ii) jointly detecting the strongest interfering signals treating the others as noise (OPT), proving the advantages of the second. We additionally demonstrate that, when the same decoding rule and network density are considered, the spatial-capacity-achieving scheme always outperforms the spatial throughput obtained with the best predetermined fixed rate strategy. With those results in hand, we discuss general guidelines on the construction of ad hoc adaptive algorithms that would improve the information flow throughout the interference network, respecting the nodes’ internal and external constraints
Tiivistelmä Tässä työssä tutkitaan häiriörajoitteisten langattomien verkkojen tila-alueen suorituskykyä, olettaen verkkosolmujen sijoittuvan 2-ulotteisen Poissonin pisteprosessin mukaisesti, sekä olettaen lähettimien hyödyntävän Gaussisia pisteestä-pisteeseen -koodeja. Suorituskykyanalyysi pohjautuu stokastiseen geometriaan, tietoliikenneteoriaan sekä informaatioteoriaan. Suljetun muodon suorituskyky-yhtälöitä hyödyntäen arvioidaan suorityskykymetriikoita eri skenaarioissa. Työn aluksi esitetään uusi monihyppyverkkojen informaatiotehokkuuteen perustuva metriikka. Sen avulla voidaan tutkia onko tehokkaampaa käyttää useita lyhyen hypyn linkkejä vai pienempää määrää pidempien hyppyjen linkkejä. Yhden hypyn verkoissa tutkitaan mediaanpääsyprotokollia asynkronisissa verkoissa pakettien uudelleenlähetykseen perustuen ja verrataan tätä synkroniseen lähetykseen ilman vapaan kanavan tunnistusmekanismia. Työssä tutkitaan myös linkin efektiivisen suorituskyvyn ja verkon tila-alueen suorituskyvyn optimointia, jotta sopiva yhdistelmä mediaan pääsyn todennäköisyydelle, koodausnopeudelle ja uudelleenlähetysten maksimilukumäärälle löytyisi ja samalla maksimoisi jokaisen käytetyn metriikan ehdollistettuna paketin menetyksille ja jonon stabiilisuudelle. Lisäksi arvioidaan maksimaalista odotettavaa nettosiirtonopeutta tietyllä alueella, eli tila-alueen kapasiteettia, Gaussimaisen pisteestä-pisteeseen koodien kapasiteettialueisiin perustuen kahta eri dekoodaussääntöä hyödyntäen: (i) olettaen häiriön olevan kohinaa tai (ii) ilmaisemalla voimakkaimmat häiriösignaalit ja olettaen muiden olevan kohinaa. Jälkimmäinen osoittautui tehokkaammaksi menetelmäksi. Työssä osoitetaan myös, että samalla dekoodaussäännöllä ja verkon tiheydellä tila-alueen kapasiteetin saavuttava menetelmä on aina tehokkaampi kuin tavanomainen tila-alueen suorituskykyyn perustuva kiinteän siirtonopeuden menetelmä. Saavutettujen tulosten valossa työssä esitetään yleisiä suunnittelumenetelmiä mukautuville ad hoc -algoritmeille, joiden avulla voidaan parantaa tiedonsiirtoa häiriörajoitteisissa verkoissa, ehdollistettuna verkon solmujen sisäisille ja ulkoisille rajoitteille