anders niemann teknologisk institut flowtemadag, vejen 2012€¦ · powerpoint-præsentation...
TRANSCRIPT
Anders Niemann
Teknologisk Institut
Flowtemadag, Vejen 2012
Agenda
1. Introduktion til Power Plant projektet
2. Teori
3. Målinger og beregninger
4. Resultater
5. Afsluttende bemærkninger
2
Power Plant - Deltagere
3
• [PTB], Physikalisch- Technische Bundesanstalt Berlin, Germany
• [LNE], Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, Trappes Cedex, France
• [BEV], Bundesamt fuer Eich- Und Vermessungswesen, Wien, Austria
• [CMI], Ceský metrologický institut, Prague, Czech Republic
• [MIKES], Mittatekniikan keskus, Espoo, Finland
• [VSL], Van Swinden Laboratory, Delft, The Netherlands
• [NPL], National Physical Laboratory, Teddington, United Kingdom
• [SP], Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Borås, Sweden
• [DTI], Danish Technological Institute, Taastrup, Denmark
Power Plant - Indhold
4
WP1: Temperaturmåling • Modstandstermometer op til 700°C • Kontaktfri måling op til 1500°C
WP2: Måling af thermofysiske størrelser
• Turbineblade overfladetemperatur op til 1500°C • TBC (thermal barrier coatings)
WP3: Flow og varmeenergi
• Udvikle modeller for flowmåleres karakteristik ved høje flow/tryk og temperaturer samt forstyrrede flowprofiler
• Nedbringe usikkerheden fra størrelsesorden 2% til 0,5% WP4: On-site måling af elektrisk energi
• Måling af effekt op til 200 MW ved 100 kV on-site med en usikkerhed på mindre end 0,1%
WP 3 – flowmåling - formål
5
Måle og modellere på 4 forskellige målerprincipper i DN100: • Magnetisk Induktiv (BEV) • Ultralyd (PTB) • Venturi (DTI) • Måleblænde (SP)
Flow testes i prøvebænke 0-300 m³/h temperatur 15-90°C uforstyrret og forstyrret flowprofil, der dokumenteres med LDV Der udvikles diverse matematiske modeller på basis af ovenstående målinger, til ekstrapolation af op til 230 °C Afsluttes med test på fremtidig facilitet hos PTB op til 230 °C
Venturimåler - princip
6
Venturimåler - målinger og beregninger
7
0
0,0000002
0,0000004
0,0000006
0,0000008
0,000001
0,0000012
0,0000014
0,0000016
0,0000018
0,000002
0 100 200 300 400
Vis
cosi
ty [
Pa·
s
Temperature [°C]
Temp. vs. discharge
8
Re vs. Discharge
9
Beregninger - Iterationer
10
Validering af model
11
Temp Output Density Mass flow rate Renolds Num. Predict discharge Predict flow Difference qm [kg/s]
[°C] [Pa] ρ [kg/m3] qm [kg/s] - Cpred qm [kg/s] %
86,75 65795 967,48 52,90 2064676 1,0093 53,18 0,54%
88,00 65465 966,65 52,75 2089170 1,0094 53,03 0,54%
87,15 65464 967,22 52,75 2068939 1,0094 53,04 0,57%
85,22 18012 968,48 27,65 1056719 1,0048 27,72 0,26%
85,76 17989 968,13 27,62 1062697 1,0049 27,70 0,29%
84,67 17967 968,83 27,62 1048648 1,0048 27,69 0,26%
81,73 4711 970,71 14,10 517452 1,0024 14,16 0,38%
82,26 4680 970,38 14,06 519046 1,0025 14,11 0,37%
82,73 4639 970,08 14,00 519630 1,0025 14,04 0,35%
83,31 1183 969,71 6,95 263935 1,0013 7,08 1,94%
82,84 1181 970,01 6,94 262173 1,0013 7,08 1,96%
82,72 1180 970,09 6,95 261690 1,0013 7,07 1,81%
82,80 348 970,04 3,63 142101 1,0008 3,84 5,73%
82,37 347 970,31 3,63 141235 1,0008 3,83 5,61%
82,40 346 970,29 3,63 141204 1,0008 3,83 5,62%
Swirl-generator
12
• Simulerer den værst-tænkelige situation med 2 bøjninger ud af plan
Resultater med flowforstyrrelse
13
Laser doppler velocimetry
• Laserteknik til at bestemme flowhastigheden i et punkt af et fluid (luft/væske)
14
Flow profil - Uden svirvel
15
-50
-37,5
-27,5
-17,5
-7,5
2,5
12,5
22,5
32,5 42,5
1,5
2
2,5
3
3,5
-50
-37,5
-25
-12,5
0
12,5
25
37,5
50
3-3,5
2,5-3
2-2,5
1,5-2
Flow profil - med svirvel
16 -50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40 50
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
-50
-35
-20
-5
10
25
40
5,5-6
5-5,5
4,5-5
4-4,5
3,5-4
3-3,5
Tak for opmærksomheden
17