Lauhdutionkoelaitteiston suunnittelu ja rakentaminen
Becker, Matias Paul Vilhelm (2016)
2016
Automaatiotekniikan 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
2016-04-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201603143633
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201603143633
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä on suunniteltu lauhdutinkoelaitteisto Vahterus Oy:n tuotekehityksen käyttöön. Lisäksi koelaitteistolla toteutettavia mittauksia ja koejärjestelyjä on suunniteltu. Koelaitteiston avulla on voitu laskea lauhduttimelle lämmönsiirtokertoimet ja painehäviö, joita on voitu käyttää hyödyksi levylämmönsiirtimien mitoituksessa.
Työssä on käyty ensin läpi konvektiivista kaksifaasivirtausta hallitsevia lainalaisuuksia sekä lauhtumisen teoriaa. Lahtumisen teoriaa käsittelevässä osuudessa on perehdytty alan kirjallisuuteen ja siihen, millä tavoin eri tutkimuksissa levylämmönsiirtimiä on hyödynnetty lauhduttimina. Tutkimuksissa, joissa levylämmönsiirrintä on käytetty lauhduttimena, on keskitytty usein matalan GWP-indeksin omaavien jäähdytinaineiden tutkimiseen. Kirjallisuusosion jälkeen on selvitetty lauhdutinkoelaitteiston termodynamiikkaa. Lisäksi on selvitetty koelaitteiston termodynamiikan vaikutusta suunnittelussa ja rakentamisessa tehtyihin valintoihin.
Koelaitteiston suunnittelu on aloitettu spesifikaatioiden määrittämisellä. Seuraavina vaiheina ovat olleet kehikkorakenteen, levylämmönsiirtimien ja virtauksen säätöjärjestelmän suunnittelu. Tämän jälkeen on kilpailutettu hinnat eri instrumenteille. Lopulta on valittu koelaitteistolle sopivat mittausinstrumentit, venttiilit ja pumput. Tämän jälkeen on suoritettu koelaitteiston kokoonpano. Työn tuloksena on saatu tuotettua toimiva lauhdutinkoelaitteisto, joka on siirretty Naantalissa sijaitsevaan voimalaitokseen koemittauksia varten.
Koelaitteiston valmistamisen lisäksi on perehdytty koejärjestelyihin. Valmistuksen jälkeen tehtäviä mittauksia varten on laskettu energiataseet ja muut yhtälöt. Näiden yhtälöiden avulla on voitu laskea lauhduttimen lämmönsiirtokertoimet ja painehäviöt.
Työssä ei ole päästy aikataulusyistä tuottamaan mittausdataa koelaitteiston lämmönsiirto-ominaisuuksien tai painehäviöiden laskemiseksi. Tulevaisuudessa kerättävän mittausdatan voi analysoida ja sen perusteella voi tehdä tarvittavat laskennalliset ja rakenteelliset muutokset. Mittauksista saatava data tullaan käyttämään lämmönsiirtokertoimien ja painehäviöiden laskennan tarkentamisessa Vahterus Oy:n suunnitteluohjelmistossa.
Työssä on käyty ensin läpi konvektiivista kaksifaasivirtausta hallitsevia lainalaisuuksia sekä lauhtumisen teoriaa. Lahtumisen teoriaa käsittelevässä osuudessa on perehdytty alan kirjallisuuteen ja siihen, millä tavoin eri tutkimuksissa levylämmönsiirtimiä on hyödynnetty lauhduttimina. Tutkimuksissa, joissa levylämmönsiirrintä on käytetty lauhduttimena, on keskitytty usein matalan GWP-indeksin omaavien jäähdytinaineiden tutkimiseen. Kirjallisuusosion jälkeen on selvitetty lauhdutinkoelaitteiston termodynamiikkaa. Lisäksi on selvitetty koelaitteiston termodynamiikan vaikutusta suunnittelussa ja rakentamisessa tehtyihin valintoihin.
Koelaitteiston suunnittelu on aloitettu spesifikaatioiden määrittämisellä. Seuraavina vaiheina ovat olleet kehikkorakenteen, levylämmönsiirtimien ja virtauksen säätöjärjestelmän suunnittelu. Tämän jälkeen on kilpailutettu hinnat eri instrumenteille. Lopulta on valittu koelaitteistolle sopivat mittausinstrumentit, venttiilit ja pumput. Tämän jälkeen on suoritettu koelaitteiston kokoonpano. Työn tuloksena on saatu tuotettua toimiva lauhdutinkoelaitteisto, joka on siirretty Naantalissa sijaitsevaan voimalaitokseen koemittauksia varten.
Koelaitteiston valmistamisen lisäksi on perehdytty koejärjestelyihin. Valmistuksen jälkeen tehtäviä mittauksia varten on laskettu energiataseet ja muut yhtälöt. Näiden yhtälöiden avulla on voitu laskea lauhduttimen lämmönsiirtokertoimet ja painehäviöt.
Työssä ei ole päästy aikataulusyistä tuottamaan mittausdataa koelaitteiston lämmönsiirto-ominaisuuksien tai painehäviöiden laskemiseksi. Tulevaisuudessa kerättävän mittausdatan voi analysoida ja sen perusteella voi tehdä tarvittavat laskennalliset ja rakenteelliset muutokset. Mittauksista saatava data tullaan käyttämään lämmönsiirtokertoimien ja painehäviöiden laskennan tarkentamisessa Vahterus Oy:n suunnitteluohjelmistossa.