The main goal for this thesis has been to perform fatigue life predictions on large components.Dierent methods were to be chosen and reviwed critically. Experimental datafor girth welded pipes was assessed by means of a version of BS7910 which were modeledfrom scratch. This version was veried with results from CrackWise, and used to predictthe fatigue life for loade cases matching the selected experimental data. The fatigue assessmenttool P-FAT was used to predict the fatigue life for the same experimental data,and the results were compared. Except for some deviations recorded for embedded cracks,a generally good agreement was found between the two tools.Both the modeled BS7910 and P-FAT predicted conservative but accurate fatigue livesfor the experimental data that had signicant defects. They predicted non conservativeresults for specimens that did not have signicant defects, when the initial crack depthwas set to 0.1 mm. When the initial crack depth was set to 0.5 mm the modeled versionpredicted fatigue lives in agreement with the experimental results.Fatigue life predictions were also performed by assistance of S-N curves provided by DNVRP-C203.The results from these predictions were in agreement with the experimentaldata, except for four specimens. These four specimens had signicant aws, which reducedthe fatigue life signicantly.A review of a two-phase fatigue assessment model was made. This model uses a strainedbased approach to assess the fatigue crack initiation phase, and the fracture mechanicapproach suggested in the BS7910 to assess fatigue crack growth. This method haveshown promising results for fatigue assessment of llet welds in the literature, but themodel needs further investigation and calibration to be used to predict fatigue life ofgirth welded structures. A specic area to investigate is the proposed transition depth of0.1 mm. This depth is dubious based on the results

Denne oppgaven har tatt for seg et prosessanlegg for fjerning av karbondioksid og tyngre hydrokarboner ved bruk av lavtemperatur destillasjon, kombinert med en Dividing Wall Column. Målet har vært å undersøke mulighetene og eventuelt fordelene ved bruk av lavtemperatur destillasjon for ulike fødegasser med varierende andel CO2, og potensialet for bruk av DWC i en slik prosess.Ryan-Holmes konsept for CO2-fjerning integrert med LNG produksjon har blitt benyttet som grunnlag for fire ulike konfigurasjoner av prosessanlegget. For å sammenlikne ytelsen til anlegget med en annen teknologi har også et prosessanlegg som benytter aminfjerning av CO2 blitt modellert. De fem ulike konseptene har blitt simulert og optimalisert i HYSYS, for tre fødegasser med henholdsvis 5,5 %, 20 % og 50 % CO2. Resultatene fra de forskjellige simuleringene har blitt presentert og diskutert. Bruk av DWC i en slik prosess har ikke vist seg å gi en betydelig endring i energibruk. Den er derimot lett å regulere og reduserer antall destillasjonskolonner i prosessen med én enhet, samtidig som den overholder krav til renhet for de ulike produktene. For gasser med fraksjon på 20 % CO2 eller lavere viser resultatene fra denne oppgaven at amin fjerning av karbondioksid har et lavere forbruk av elektrisitet og varme. Sammenliknet med modellen med aminfjerning var forbruket av elektrisitet 23 % høyere for modellen med DWC, mens forbruket av varme var 3 % høyere. Fra gassen med 20 % CO2 til gassen med 50 % CO2 økte forbruket av elektrisitet med 48 % og forbruket av varme med 405 % for modellen med aminfjerning av CO2. For gassen med 50 % CO2 var forbruket av elektrisitet 7 % høyere for modellen med DWC mens forbruket av varme var 32 % lavere. På grunn av den markante økningen i forbruket av varme for modellen med aminfjerning ble det totale forbruket av energi betydelig lavere for modellene som benytter lavtemperatur destillasjon.For gasser med høyere fraksjon CO2 enn 20 % vil lavtemperatur destillasjon kunne være mer lønnsomt, spesielt for tilfeller der tilgangen på varme er begrenset. Denne oppgaven konkluderer med at fjerning av karbondioksid og tyngre hydrokarboner ved bruk av lavtemperatur destillasjon har et stort potensiale for fødegasser med høy fraksjon CO2.

I denne oppgaven undersøkes det muligheten for å optimalisere våtgasskompressoren til NTNU. Oppgaven studerer muligheten for å optimalisere impelleren ved å endre kappeprofil og utløpshøyde B2. I tillegg er partikler simulert gjennom kompressoren for å etterligne våtgass. Effekten av å endre kappeprofil og utløpshøyde har på strømningen, er simulert med Ansys CFX. Antall kjørte simuleringer er 14 på originaldesign, 32 fordelt på 5 forskjellige kappeprofiler, og 8 partikkelsimuleringer med impeller, diffusor og spiralhus. Total er 54 simuleringer kjørt.Simuleringsdomenet er begrenset til et blad i impelleren. Utløpet er forlenget for å oppnå økt simuleringsstabilitet, og for å sammenlikne resultater med målinger. Konvergeringskriteriet er satt til 1e-5 for liten variasjon mellom simuleringene. Grensebetingelser på innløpet er total trykk og temperatur på 0,9 bar og 25 °C. På utløpet er massestrøm benyttet, som har vist seg å være en stabil metode for simuleringene. For å simulere forskjellige driftspunkt og slik tegne kompressorkarakteristikken for kompressoren, er massestrømmen endret på.Av simuleringene på fem forskjellige kappeprofiler, viste fire ingen forbedring i forhold til originalimpeller. Den femte kappeprofil navngitt 14mm pluss viste en maksimal økning i trykkforhold på 0,27 %, og i total polytropisk virkningsgrad på 0,43 %. Kappeprofilen var bedre enn originalimpeller ved lav volumstrøm, men vurderes totalt sett som et dårligere alternativ. Den lave forbedringen ved endring på kappen, viser et behov for å endre bladprofilen for å optimalisere impelleren.Partikkelsimuleringene viste at partiklene kolliderte med høy hastighet i hub i innløpet til bladpassasjen med medfølgende bevegelsestap. Partiklene ble avbøyd av corioliskraften og traff trykksiden av bladet tidlig i bladpassasjen. Deretter ble de slynget tangentielt ut i spiralhuset hvor en ny kollisjon med vegg fant sted. Kollisjoner i høy hastighet kan gi erosjonsproblemer, og bør unngås. Endring av massetettheten til partiklene viste liten endring i partikkelbanen. Dette indikerer at kollisjoner i kompressoren blir vanskelig å unngå uten modifikasjoner av kompressoren. Partiklene reduserte strømningsvinkelen til gassen i diffusor, som ga en mindre logaritmisk strømningsbane. Kortere strømningsbane ga økt trykkgjenvinning gjennom diffusor med 4 %. Samme trend er observert i laboratorium.Sammenlikning av resultater fra simuleringer med målinger viste god overensstemmelse. Maksimalt avvik på simuleringene er funnet på 5 % for pitotmålinger av strømningsvinkel, og 0,3 % for trykkmålingene. Målingene viste en annen avhengighet av volumstrøm enn hva simuleringene viste. En tilsvarende trend for strømningsvinkel var funnet ved kappen, som kan indikere pitotrøret som benyttes for målingene ikke er sentrert i diffusor. Det er dermed nødvendig å kontrollere plassering av pitotrøret før resultatet vurderes ytterligere. Ulikheten i trykkgjenvinning i målingene kan være mekaniske fenomen i kompressorriggen. Det er i fremtiden nødvendig å foreta flere målinger for å bekrefte/avkrefte dette. I oppgaven fremkommer ingen dokumentasjon av strømningsbildet i impelleren. Det var ikke mulig på daværende tidspunkt å foreta nødvendige målinger. På bakgrunn av dette er det utført et litteratursøk for å finne metoder som er mulig å benytte. Strømningsbildet i eksisterende kompressorrigg kan dokumenteres ved å benytte olje eller tynn maling for å tegne strømningslinjer på overflatene gjennom kompressoren. Andre muligheter krever modifikasjoner ved å bytte enkelte deler med gjennomsiktige. Dette er nødvendig for å kunne utføre nødvendige målinger. Usikkerhet i hvor gjennomførbart modifikasjonene er på kompressorriggen, ble det foreslått å konstruere en ny testrigg. En ny testrigg gir full frihet i utseendet. Den kan tilpasses sofistikerte målingsmetoder, og anses som det beste alternativet.

This paper is a master thesis written at NTNU for the Co-Patch project. The Co-Patch project is an EU-funded consortium of 15 organizations from 8 different countries, developing a standard for composite patch repair of steel structures in fire hazard areas. The standard includes methods for dimensioning against delamination. This thesis looks at the fatigue properties in delamination of patches from their substrates. By testing Double Cantilever Beam and End-Notched Flexure specimens in fatigue loading, G-N curves were made for Mode I and Mode II fatigue fracture. This gives an indication of the lifetime of a patch given a specific cyclic load condition and a pre-existing crack. The longest cycle life recorded was 4.35E5 cycles at 104 J/m2 for Mode I and 1.23E5 cycles at 122 J/m2 for Mode II.Furthermore, a relation for crack propagation rate and energy release rate in Mode I was found for low cycle life estimation. From this relation, the crack front position may be estimated for a given set of cycles through calculations using Paris’ law. Based on the quasi-static data of a previous report, and the fatigue data found in this thesis, a numerical simulation procedure for crack propagation was proposed. Using direct cyclic fatigue analysis and Virtual Crack Closure Technique based on linear elastic fracture modelling, the crack propagation may be estimated for patches exposed to combined conditions, such as plane strain/plane stress and different fracture modes, as well as on advanced geometries. The procedure was validated as a viable simulation, but more work needs to be done on the model for accurate estimates. 

An experimental study of Carbon Nanotube (CNT) growth has been performed by using radio frequency plasma enhanced chemical vapour deposition with methane (CH4) as the hydrocarbon source. The experimental results have been compared towards earlier experiments and theories that exist. A study of the effect by changing parameters during thermal- and plasma- pretreatment has been conducted which have led to successful yield of vertically aligned CNTs forests. Different growth conditions have been conducted in order to see the influence of the following: Methane (CH4) flow, plasma power, growth time, temperature, methane (CH4)/ammonia (NH3) mixtures during growth, no barrier layer, thermal- versus plasma-pretreatment and oxidizing pretreatment. The conclusion from this experiment is that oxidizing pretreatment seems yields the tallest vertically aligned CNTs with the narrowest diameter.

Kravene til å redusere energiforbruk i eksisterende og ny bygningsmasse øker stadig. Det er derfor viktig å se på hvordan disse kravene kan oppnås uten at det går på bekostning av inneklimaet. I byggprosjektering benyttes simuleringsprogram i økende grad til å stadfeste byggets energiytelse og til å vurdere inneklima og termisk komfort. Derfor er det viktig med god kompetanse ved bruk av simuleringsprogrammer. Det benyttes i dag en rekke standarder som setter kriterier for prosjektering av bygg. For passivhus er det allerede utarbeidet en standard for bolighus, mens en standard for yrkesbygg er på god vei og er forventet innført fra høsten 2012. Fra 2015 skal det i Norge innføres passivhusnivå i byggforskriftene. Det er nødvendig for en hver bruker av disse å være kritisk til hvordan man benytter seg av disse i simuleringer og byggprosjektering generelt.Rapporten beskriver innledningsvis momenter rundt vurdering av energiytelse og termisk komfort. Deretter velges en rekke systemløsninger og parametere som er aktuelle å analysere. Disse er av både passiv og aktiv art. Av passiv art vurderes to ulike fasadeutforminger. Av aktiv art er det hovedfokus på sammenlikning av romkjøling og ventilasjonskjøling, med eller uten nattventilasjon og ved ulike settpunkter for kjøling.Bygget som simuleres er et kontorbygg i Oslo som skal stå ferdig rundt årsskiftet 2012/2013. Det opprettes så simuleringsmodeller for dette bygget i simuleringsverktøyet IDA ICE 4.2. Modellene som er utarbeidet varierer mellom utsnitt av ytre og indre soner av bygget, med den hensikt å studere termiske forhold innad i bygget. Det er også gjennomført års-simuleringer av en representativ etasje for bygget for å gi et inntrykk av byggets energiytelse.Rapporten anbefaler ventilasjonskjøling og nattkjøling som en systemløsning som gir tilfredsstillende termisk komfort samtidig som det gir bygget god energiytelse. Resultatene som har blitt utarbeidet viser også hvordan ulike fasadeutforminger med ulik glassandel påvirker byggets termiske inneklima og energiytelse. Et rom i kjernen av bygget har også blitt studert med tanke på tilførsel av luftmengder til rom som står tomme i lengre tid. Årssimuleringene viser at byggets energiytelse påvirkes av minimumsluftmengdene som er satt for ventilasjonskjøling. Dersom disse er for høye om vinteren vil det kjøle ned bygget unødvendig, og kompensasjon må til med oppvarming. Riktig valg av minimumsmengder gjør ventilasjonskjøling til det beste valget energimessig. Dette avhenger selvsagt også av riktig tilluftstemperatur og reelle komponenter som tilrettelegger stor variasjon i luftmengder og lave tilluftstemperaturer.Ved bruk av effektiv solavskjerming som aktiveres ved 50 W/m2 innstrålt effekt på innsiden av glasset er det funnet at ulike soneinndelinger av bygget har mindre å si for resultatet av en energiberegning.

The title of the thesis - "Offshore Rankine Cycles" - is very general and cover a large range of engineering fields, e.g. thermodynamic cycles (Rankine, ORC, Brayton, Kalina, etc.), mechanical equipment (gas/steam turbine, heat exchangers and additional equipment) and safety concerns (flammable and/or toxic fluids, high temperature and pressures), to name the most important.The thesis try to give a brief overview of all critical points and alternatives, concerning employment of a waste heat recovery machine on offshore facilities, although focus has been on three more specified cases, namely:1. Comparison of a steam cycle vs. an organic Rankine cycle for high temperature operating conditions.2. Study of heat exchanger parameters on total cycle performance.3. Investigation of a modular expander setup versus a single expander.To compare a steam cycle to an organic cycle, a choice of working fluid for the organic cycle had to be made. After some investigation, toluene was chosen as it is a "common" fluid with known properties and was found to be a viable option for high temperature heat sources, both for subcritical and supercritical operation. Due to water being constricted to subcritical operation a CO2 cycle was implemented as a comparison to the supercritical toluene cycle. The main focus of the comparison was exergy losses during heat transfer and power output.The heat exchanger parameter study was conducted with a printed circuit heat exchanger as an example. The study of overall cycle performance has close connections to the heat exchanger size, since it is an important parameter concerning offshore employment due to costly "footprint". The cycle's dependency on the heat exchanger is mainly by the heat transfer rate, or heat load, which the heat exchanger applies to the cycle. The heat transfer rate is given by the heat exchanger`s ability to reduce the temperature of the exhaust gases. This ability depends on the two fluids involved and the geometry of the heat exchanger. While the choice in working fluid and pinch points sets the amount of heat transferred, the remaining analysis rest on the overall heat transfer coefficient (UA) to balance the heat load. When fluid properties are determined, the UA - value is again dependent on heat exchanger geometry and further variation of these parameters will in turn reveal the size of the heat exchanger. When imposing a working fluid to the cold side of the heat exchanger an optimization in heat exchanger volume could be found at specified heat load.A VBA macro has been made where expander parameters (rated power and efficiency vs. volumetric flow rate values) could be used as inputs to calculate the power output of two expanders in a modular setup relative to a single expander as reference.

As a consequence of increased government efforts to reduce local Norwegian CO_2-emissions the development of small distributed generators have increased. This development is assumed to continue, but at an increasing incremental cost due to the inferior profitability of remaining prospects. To maintain profitability of smaller and high cost distributed generators, cost savings must be implemented. Quality of supply is a significant factor in determining potential profitability. Hence, a significant potential in cost reduction lies in increasing quality of supply. This can be achieved by utilizing the decentralized nature of these power producers by enabling intended island operation. By enabling these generators to run in intended island mode, they are able to supply their local grid with power when fallout of the main grid or other components occurs. This increases the uptime for local customers and therefore increases quality of supply. Five different grids are modeled in PowerFactory based on collected empirical data for the evaluation of the potential for islanding in Norway. With these models different cases utilizing islanding schemes are simulated and the reliability of these configurations compared to a base case representing normal operations. The results from this analysis suggest big reductions in the reliability indices “Energy Not Supplied” and “System Average Interruption Frequency” are possible. In the thesis the reductions achieved are in the 10%-60% range of the base case. The estimated savings earned from increased reliability of supply does not justify the assumed investment needed, but the numbers are not conclusive. Better estimates of expenses and assessing other grids with better prerequisites for islanding could indicate to be profitability.

.

Sediment erosion in Francis turbines is a big problem in hydropower plants in and around the Himalayas. The sediment composition in the rivers contains high levels of the hard mineral quarts. When the sediments enter the turbine they cause erosive damage to exposed parts such as covers, guide vanes and runner. The sediment concentration is at its highest during the monsoon period. During this period some turbines are stopped when the sediment consentration reaches certain levels to reduce the damage. Jhimruk power plant in the mid-western part of Nepal is a good example of how the sediment erosion affects the operation of a power plant. During the monsoon period the turbines can be eroded to an almost unrepairable state. The turbines have to go through substantial annually maintenance. A result of this is reduced power output and high maintenance costs. It is therefore of interest to design a new Francis turbine that can better withstand the sediment erosion. A cooperation project between Kathmandu University and The Norwegian University of Science and Technology was started as a part of the RenewableNepal project which aims to develop and start manufacturing of erosion resistant Francis turbines.A parameter study of different blade designs have been performed to find a more erosion resistant design. In this thesis FSI analyses have been performed on three different designs to verify their structural integrity. The designs transfers the hydraulic energy from the water to the blade in different sections. The results showed a stress distribution which coincided with the energy transfer along the blade. The reference design was analyzed with two different blade thickness. For all the designs the stress was relatively low compared to the criteria for hydraulic turbines.