Putken valmistustekniikan vaikutus höyryprosessin painehäviöön

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan putken valmistustekniikan merkitystä höyryprosessin painehäviölle. Höyryprosesseja käytetään esimerkiksi voimalaitoksissa, joissa energiaa tuotetaan turbiinin läpi virtaavasta höyrystä. Monet voimalaitokset perustuvat Rankine-sykliin, joka kuvaa höyryn kiertoprosessia. Työssä tarkastellaan erityisesti hitsattujen ja saumattomien teräsputkien valmistusmenetelmiä sekä valmistusmenetelmän merkitystä sisäpinnan karheuteen.

Putken pinnankarheus aiheuttaa virtauksessa painehäviötä. Painehäviöt ovat yksi energianhäviöiden muoto, minkä vuoksi niiden vaikutus on tärkeä erityisesti energiantuotannossa. Työssä käytetään Olkiluoto 3:n höyrypiirin arvoja esimerkkinä laskuissa.

Työssä havaitaan, että putken koolla on suuri merkitys sisäpinnan karheuden aiheuttamalle painehäviölle. Mitä suurempi putki, sitä pienempi merkitys on karheudella. Koska voimalaitoksissa virtaukset ovat suuria, myös putket ovat suuria. Tämän vuoksi karheuden, ja sitä myötä valmistusmenetelmän, merkitys jää pieneksi. Kuitenkin putkikoon pienentyessä karheuden merkitys kasvaa nopeasti. Työn perusteella valmistusmenetelmän merkitys painehäviöihin riippuu suuresti höyryvirran suuruudesta ja putken koosta.