Energiatekniikka - Energy Technology

Examples of measurements in Energy Technology. Physical quantities and units. Least squares method (LSM). Temperature and pressure measurements. Flow and velocity measurements. Shaft power measurement and air humidity measurements. Flow visualization. Introduction to uncertainty of measurements.

Characteristics of fuels, especially of biofuels. Combustion and gasification. Types of steam boilers. Design of a steam boiler and its components. Energy balances. Sizing of heat transfer surfaces. Solving steam boiler problems by mathematical modelling and algorithmization. Operation and maintenance of boilers: corrosion, fouling, emissions.

Operational principles of engine power plants, Rankine-processes, Brayton-processes, ORC-processes, refrigerant machines and heat pumps, steam turbines and other energy conversion processes and their typical operational parameters and applications. The course is related to sustainability.

The Bachelor’s thesis is the final thesis of the Bachelor’s degree, with which the students show that they are able to apply their knowledge and skills to solve a research problem related to their field of study. Choosing a topic for the thesis, finding suitable research methods, finding valid references used in scientific research, producing a written Bachelor's thesis.

Introduction to the research areas in energy technology. Introduction to the phases of research. Principles and guidelines for the thesis. Research assistance services provided by the library, principles of information retrieval, information retrieval for own thesis. Principles of oral presentations, preparation for the oral presentation of the Bachelor's thesis, and presenting the thesis in the seminar. Principles of acting as an opponent, preparations and acting as an opponent to another student's Bachelor's thesis in the seminar. Maturity test.

Peruskäsitteet: Ideaalikaasuseokset, kostean ilman prosessit, ilmastointikoneet. Kylmäkoneet ja lämpöpumput. Koneet ja kiertoprosessit: polttomoottori, höyryvoimalaitosprosessi, kaasuturbiiniprosessi.

Lämpövoimalaitosten toiminta ja voimalaitosprosessit. Tekninen suunnittelu: kiertoprosessien laskentamenetelmät ja tuotantokustannusten laskenta. Lauhdutusvoimalaitokset,vastapainevoimalaitokset, lämmitysvoimalaitokset, kaasuturbiinilaitokset, kombilaitokset.

Conservation equations (mass, momentum, energy), basic flow models, introduction to the physics of turbulence and turbulence modelling. Formulation of discretised conservation equations based on the Finite Volume Method. Initial and boundary conditions. Linear solvers. Solution algorithms for steady and unsteady problems. Grid quality and different types of grids. Setting up steady and transient CFD simulations. Solution procedures and techniques for CFD simulations. Visualization techniques and post-processing of results. Verification and validation of CFD results.

Axial and radial turbomachinery design, design of hydro turbines, design of wind turbines, fluid machinery operating maps, velocity triangles. The course is affiliated on the sustainability of energy systems and based on international scientific research. The course is related to P2X theme.

Examples of measurements in Energy Technology. Physical quantities and units. Least squares method (LSM). Temperature and pressure measurements. Flow and velocity measurements. Shaft power measurement and air humidity measurements. Flow visualization. Introduction to uncertainty of measurements.

Esimerkkejä energiatekniikan mittauksista. Suureet ja yksiköt. Pienimmän neliösumman menetelmä (PNS). Lämpötilan ja paineen mittaus. Tilavuusvirran ja virtausnopeuden mittaus. Akselitehon ja ilmankosteuden mittaus. Virtauksen visualisointi. Johdanto mittausten epävarmuuden arviointiin.

Operational principles of engine power plants, Rankine-processes, Brayton-processes, ORC-processes, refrigerant machines and heat pumps, steam turbines and other energy conversion processes and their typical operational parameters and applications. The course is related to sustainability.

Different types of pumps and their operating principles, calculation of centrifugal pumps and their characteristics in pipe network. Different types of compressors and their operating principles, calculation of radial compressors. Different types of blowers and their operating principles. Process applications, selection criteria and control.

Laboratoriotyöt: Keskipakopumpun (11 kW) suorituskyvyn mittaaminen: tuotto, nostokorkeus, pyörimisnopeus, akseliteho ja sähköteho. Kuristus- ja pyörimisnopeussäätö. Kavitoinnin visualisointi. Tiedonkeruu Labview-ohjelmistolla. Ruuvikompressorin (5,5 kW) suorituskyvyn mittaaminen: massavirta, pyörimisnopeus, sähköteho, paineet ja lämpötilat. Kuristus- ja pyörimisnopeussäätö. Tiedonkeruu Labview-ohjelmistolla. Harjoitustyö: Keskipakopumpun mitoittaminen. Omianaispyörimisnopeus, ominaishalkaisija (Ns, Ds) -käyrästön käyttö. Juoksupyörän 3D-kuvan piirtäminen.

Laboratoriotyöt: Keskipakopumpun (11 kW) suorituskyvyn mittaaminen: tuotto, nostokorkeus, pyörimisnopeus, akseliteho ja sähköteho. Kuristus- ja pyörimisnopeussäätö. Kavitoinnin visualisointi. Tiedonkeruu Labview-ohjelmistolla. Ruuvikompressorin (5,5 kW) suorituskyvyn mittaaminen: massavirta, pyörimisnopeus, sähköteho, paineet ja lämpötilat. Kuristus- ja pyörimisnopeussäätö. Tiedonkeruu Labview-ohjelmistolla. Harjoitustyö: Keskipakopumpun mitoittaminen. Omianaispyörimisnopeus, ominaishalkaisija (Ns, Ds) -käyrästön käyttö. Juoksupyörän 3D-kuvan piirtäminen.

Pump types and their operating principles.Calculation of centrifugal pumps and their characteristics in pipe network. Cavitation. Compressor types and their operating principles. Calculation of radial compressor. Pressure air, air moisture. Blower and fan types and their operating principles. Process applications, selection criteria and control.

Fundamentals of power plant engineering: solar power, wind power, and fuel cells, hydropower, thermodynamics, steam power plants, gas turbine power plants, combined cycle power plants. Energy production and consumption and future energy scenarios in Finland and elsewhere: energy resources, electricity generation, energy storage, energy scenarios.

Nuclear reactor kinetics, reactivity feedbacks in critical reactors. Nuclear reactor dynamic response and control. Neutron sources, approach to criticality, reactivity excursions, reactor power management, reactor poisons, fuel burnup management.

The transport equation for neutrons. The diffusion theory and simple numerical solutions. Two-group diffusion theory. Numerical solution of multiplication factor. Solution process of reactor core simulator. Expertise and skills: Know-how on own field, Practical application of theories, Problem solving, Analytical thinking skills.

Luentoja säteilysuojelusta ja -turvallisuudesta. Perustietoa säteilystä, säteilyn biologiset vaikutukset, annoslaskenta, dosimetria, säteilyn mittaaminen ja mittalaitteet, säteilylainsäädäntö, umpi- ja avolähteet, röntgenlaitteet ja teollisuusradiografia, työntekijän säteilysuojelu, säteily ydinlaitoksilla, käyttötilojen mitoitus, radioaktiivisten aineiden myynti ja kuljetukset, laitteiden huolto ja korjaus sekä säteilypoikkeamat ja -onnettomuudet.Yksinkertaiset päästölakentamallit. LUT:n perus- ja jatko-opiskelijoilla on mahdollisuus suorittaa Kurssilla säteilyturvallisuusvastaavan pätevyyden teollisuuden, tutkimuksen ja ydinenergian käytön aloilla seuraavilla toimintatyyppikohtaisilla osaamisaloilla: - umpilähteet ja röntgenlaitteet (muu kuin hiukkaskiihdyttimien käyttö tutkimuksessa ja radionuklidien tuotannossa) sekä avolähteiden käyttö laboratorioissa säteilylähteiden luokassa 3 - teollisuusradiografia - ydinenergian käyttö.