Concept planning of fluid properties measurement under high-pressure and high-temperature conditions
Ekfors, Tobias (2015)
Ekfors, Tobias
2015
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-05-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201504221209
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201504221209
Tiivistelmä
When designing a fluid power system it is crucial to know the fluid properties in the temperature and pressure range where the system operates so that it can be optimized to work in the best possible way and the problem with rarely used fluids is often that their properties are unknown.
This thesis deals with measurement of liquid petroleum gas properties under high-pressure and high-temperature conditions, where the goal with the study is to find out what type of equipment and procedures are required to measure the adiabatic bulk modulus and the viscosity of liquid petroleum gas mixtures.
The thesis starts with a study of fluid properties and a study of how these properties affects on other properties and on the behaviour of the fluid. The theory part also looks on different types of flow behaviour, which is a crucial part of viscosity measurements. A study of petroleum gas properties is also performed to gain knowledge of the substance and its behaviour. A comparison of fluid properties between light fuel oil (LFO) and liquefied petroleum gas (LPG) was performed, to determine what additional requirements the measurement of LPG sets compared to LFO.
The practical part of this thesis was to develop a rig concept that could be used for the property measurements. The concept idea was based on different commercial equipments and the existing property test rig at TUT, but also on new ideas that were implemented. The development process was done stepwise where the rig designs was evaluated.
The outcome from the project is 3 concepts for a new properties test rig that is developed keeping the requirements set by LPG in mind. The rigs were designed to be able to measure the bulk modulus and viscosity of liquid propane pressures up to 2000 bar and temperatures up to 100 °C. Tietämällä nesteen ominaisuudet eri lämpötiloissa ja paineessa, voidaan optimoida hydraulijärjestelmä toimimaan parhaalla mahdollisella tavalla. Usein ongelmana on,
että erikoisien nesteiden ominaisuuksia ei tunneta.
Tämä opinnäytetyö käsittelee nesteiden ominaisuuksien mittausta korkeapaineisissa ja korkealämpöisissä olosuhteissa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää mitä menettelyjä ja laitteita tarvitaan nestekaasun adiabaattisen puristuskertoimen ja viskositeetin mittaamiseen.
Tutkimus alkaa nesteiden eri ominaisuuksien tutkimisella, jossa selvitetään mitkä ominaisuudet vaikuttavat nesteen käyttäytymiseen ja miten nämä ominaisuudet vaikuttavat toisiinsa. Teoriaosassa tarkastellaan myös eri virtaustyyppejä ja niiden käyttäytymistä, mikä on keskeinen osa viskositeetin mittauksen osalta. Tutkimuksessa tutkitaan myös nestekaasun ominaisuudet ja sen käyttäytymistä.
Tutkimuksessa tehdään myös nestekaasun ja polttoöljyn ominaisuuksien vertailu sekä selvitetään, miten näiden aineiden mittaustavat eroavat toisistaan. Tavoitteena on kartoittaa, mitä lisätoimenpiteitä täytyy tehdä nestekaasun kohdalla luotettavan tuloksen saamiseksi.
Teoriatutkimuksen pohjalta kehitettiin kolme eri testilaitteistoa viskositeetin ja puristuskertoimen mittaukseen. Näiden suunniteltujen laitteistojen idea perustui eri kaupallisten laitteiden ja TTY:n nykyiseen testilaitteeseen, mutta laitteistoissa on myös uusia ideoita. Suunnitteluprosessi tehtiin vaiheittain, jossa jokaisen rigin kohdalla tehtiin lyhyt arviointi.
Hankkeen lopputuloksena saatiin kehitettyä 3 testilaitteisto konseptia, jossa huomioitiin nestekaasun erikoisvaatimukset, jotta voitaisiin mitata nestekaasun puristuskerroin ja viskositeetti aina normaalista paineesta ja lämpötilasta 2000 baarin paineeseen ja 100 °C lämpötilaan.
This thesis deals with measurement of liquid petroleum gas properties under high-pressure and high-temperature conditions, where the goal with the study is to find out what type of equipment and procedures are required to measure the adiabatic bulk modulus and the viscosity of liquid petroleum gas mixtures.
The thesis starts with a study of fluid properties and a study of how these properties affects on other properties and on the behaviour of the fluid. The theory part also looks on different types of flow behaviour, which is a crucial part of viscosity measurements. A study of petroleum gas properties is also performed to gain knowledge of the substance and its behaviour. A comparison of fluid properties between light fuel oil (LFO) and liquefied petroleum gas (LPG) was performed, to determine what additional requirements the measurement of LPG sets compared to LFO.
The practical part of this thesis was to develop a rig concept that could be used for the property measurements. The concept idea was based on different commercial equipments and the existing property test rig at TUT, but also on new ideas that were implemented. The development process was done stepwise where the rig designs was evaluated.
The outcome from the project is 3 concepts for a new properties test rig that is developed keeping the requirements set by LPG in mind. The rigs were designed to be able to measure the bulk modulus and viscosity of liquid propane pressures up to 2000 bar and temperatures up to 100 °C.
että erikoisien nesteiden ominaisuuksia ei tunneta.
Tämä opinnäytetyö käsittelee nesteiden ominaisuuksien mittausta korkeapaineisissa ja korkealämpöisissä olosuhteissa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää mitä menettelyjä ja laitteita tarvitaan nestekaasun adiabaattisen puristuskertoimen ja viskositeetin mittaamiseen.
Tutkimus alkaa nesteiden eri ominaisuuksien tutkimisella, jossa selvitetään mitkä ominaisuudet vaikuttavat nesteen käyttäytymiseen ja miten nämä ominaisuudet vaikuttavat toisiinsa. Teoriaosassa tarkastellaan myös eri virtaustyyppejä ja niiden käyttäytymistä, mikä on keskeinen osa viskositeetin mittauksen osalta. Tutkimuksessa tutkitaan myös nestekaasun ominaisuudet ja sen käyttäytymistä.
Tutkimuksessa tehdään myös nestekaasun ja polttoöljyn ominaisuuksien vertailu sekä selvitetään, miten näiden aineiden mittaustavat eroavat toisistaan. Tavoitteena on kartoittaa, mitä lisätoimenpiteitä täytyy tehdä nestekaasun kohdalla luotettavan tuloksen saamiseksi.
Teoriatutkimuksen pohjalta kehitettiin kolme eri testilaitteistoa viskositeetin ja puristuskertoimen mittaukseen. Näiden suunniteltujen laitteistojen idea perustui eri kaupallisten laitteiden ja TTY:n nykyiseen testilaitteeseen, mutta laitteistoissa on myös uusia ideoita. Suunnitteluprosessi tehtiin vaiheittain, jossa jokaisen rigin kohdalla tehtiin lyhyt arviointi.
Hankkeen lopputuloksena saatiin kehitettyä 3 testilaitteisto konseptia, jossa huomioitiin nestekaasun erikoisvaatimukset, jotta voitaisiin mitata nestekaasun puristuskerroin ja viskositeetti aina normaalista paineesta ja lämpötilasta 2000 baarin paineeseen ja 100 °C lämpötilaan.