Global ETD Search

21	Development of a CFD / Acoustic simulation method to study the influence of background flow on silencers performance / Utveckling av en CFD / Akustisk simuleringsmetod för att studera påverkan av bakgrundsflöde på ljuddämparens prestanda Fang, Siye January 2022 (has links) The noise propagating through the truck exhaust system is often attenuated by after treatment systems including truck silencers. The acoustic simulation of the truck silencers is usually based on pressure acoustics which does not include the influence of background flow. However, background flow can affect the acoustic attenuation ability of the truck silencers a lot. This thesis presents a simulation method for investigating the influence of the background mean flow on the silencers. In this method, the fluid information is first simulated with CFD software STAR-CCM+. The fluid data is then imported into COMSOL to conduct acoustic simulation using Linearized Navier-Stokes modulus. Flow noise is not simulated in this method in order to well capture the background mean flow's effect on the performance of silencer in a relatively short calculation time. Two simple silencer model groups are studied to validate this method. The first is a Helmholtz resonator. Another model group is expansion chambers with different setups. The sensitivity of the model towards different model setup is also studied. In the last part of the work, the method is applied to a common truck silencer model CAS1 F1gen, when this method counters challenge of high calculation load. A hybrid method is then developed, combining pressure acoustics and Linearized Navier-Stokes study, to simplify the method, reduce calculation time and at the same time capture the background mean flow's influence on silencers. / Bullret som fortplantar sig genom lastbilens avgassystem dämpas ofta av efterbehandlingssystem inklusive lastbilsljuddämpare. Den akustiska simuleringen av lastbilens ljuddämpare baseras vanligtvis på tryckakustik som inte inkluderar påverkan av bakgrundsflödet. Bakgrundsflödet kan dock påverka lastbilsljuddämparnas akustiska dämpningsförmåga mycket. Denna avhandling presenterar en simuleringsmetod för att undersöka påverkan av bakgrundsmedelflödet på ljuddämparna. I den här metoden simuleras vätskeinformationen först med CFD-programvaran STAR-CCM+. Vätskedata importeras sedan till COMSOL för att genomföra akustisk simulering med linjär Navier-Stokes modul. Flödesbrus simuleras inte i denna metod för att väl fånga bakgrundsmedelflödets effekt på ljuddämparens prestanda på en relativt kort beräkningstid. Två enkla ljuddämparmodellgrupper studeras för att validera denna metod. Den första är en Helmholtz-resonator. En annan modellgrupp är expansionskammare med olika inställningar. Modellens känslighet mot olika modellupplägg studeras också. I den sista delen av arbetet tillämpas metoden på en vanlig lastbilsljuddämpare modell CAS1 F1gen, då denna metod motverkar utmaning med hög beräkningsbelastning. En hybridmetod utvecklas sedan, som kombinerar tryckakustik och linjäriserad Navier-Stokes-studie, för att förenkla metoden, minska beräkningstiden och samtidigt fånga bakgrundsmedelflödets påverkan på ljuddämpare. acoustics simulation background mean flow silencers Helmholtz resonator expansion chamber perforated pipe CFD noise transmission loss akustiksimulering bakgrundsmedelflöde ljuddämpare Helmholtz resonator expansionskammare perforerat rör CFD brus överföringsförlust. Vehicle Engineering Farkostteknik
22	Redesign av reduktionsutrustning i asselvalsverk inom stålindustri : Ett examensarbete utfört på konstruktionsbyrån BEKAB mot stålindustriföretaget Ovako / Redesign of Reduction Equipment in Assel mill within Steel Industry : A master thesis carried out at the design agency BEKAB towards the steel company Ovako Andersson, Tommy January 2014 (has links) Intresset för sömlösa stålrör med stora ytterdiametrar i förhållande till tunna väggtjocklekar har ökat tillsammans med att högre hållfasthet i olika stålsorter tillkommit. Detta gör det möjligt att tillverka lättare, billigare och mer materialeffektiva stålprodukter med samma eller högre hållfasthet som tidigare. Denna nya utvecklingsriktning medför förändringar och utmaningar i en av företaget Ovakos produktionslinor i Rörverk 5 Hofors, vilket de har behov av att samarbeta med maskinkonstruktionsföretaget BEKAB för att utvärdera och utveckla. I Ovakos produktionslina i Rörverk 5 finns en del av ett asselvalsverk som kallas för "förreducerare". Denna del av asselvalsverket ser Ovako ett stort intresse i att utvärdera och utveckla för att bättre anpassas till den nya utvecklingsriktningen. En känd utmaning hos förreduceraren sen tidigare är att den från början är framtagen för att reducera ner ett kvalitetsproblem hos rörprodukterna som kallas för trattbildning. Projektet fördjupar sig därför inom trattbildning för att bättre förstå grunden till förreducerarens nuvarande design för att därefter genomföra en redesign av förreduceraren. I en nulägesanalys av nuvarande förreducerare framkommer ett flertal olika produktionsutrustningsproblem med tillhörande kvalitetsproblem hos rörprodukterna. Projektet väljer därmed att fokusera på de produktionsutrustningsproblem som ger störst effekt för förreduceraren om de löstes. Detta resulterar i ett nytt produktkoncept av förreduceraren i form av en visuell 3D-CAD-modell med tillhörande hållfasthetsberäkningar och materialoptimering. Studien behandlar ämnen som design, konstruktion, produktutveckling, hållfasthet samt materialoptimering. / The interest in seamless steel tubes with large outside diameters in relation to thin wall thickness has increased along with the strength improvements in various steel grades. This makes it possible to produce lighter, cheaper and more material-efficient steel products with the same or greater strength as before. These new development directions bring changes and challenges in one of the company Ovako's production lines in Tube Mill 5 Hofors, which they need to cooperate with the design agency BEKAB to evaluate and develop. In Ovako's production line in Tube Mill 5 there is a part of an assel mill called "förreducerare". Ovako sees a lot of interest in evaluating and developing this part of the assel mill in order to better adapt to the new development directions. A well-known challenge of the existing reduction equipment is that it was initially developed to reduce a quality issue with the tube products called funnel formation. The project therefore immerses itself into the funnel formation in order to better understand the foundations of the current design of the reduction equipment and to then implement a redesign of the reduction equipment. A situation analysis of the current reduction equipment reveals a number of different production issues with their accompanying quality issues in the tube products. The project thus chooses to focus on the production issues that would have the greatest impact on the reduction equipment if they were resolved. This results in a new product concept of the reduction equipment in the form of a visual 3D-CAD-model with associated strength calculations and material optimization. The study covers topics such as design, engineering, product development, material strength calculations and material optimization. product development steel industry redesign design assel mill product concept concepts reduction equipment production equipment lead users construction tube mill strength material optimization triangulation funnel formation tube concept development produktutveckling stålindustri redesign design asselvalsverk produktkoncept koncept reduktionsutrustning produktionsutrustning lead users konstruktion rörverk hållfasthet materialoptimering triangulering trattbildning rör konceptutveckling
23	Design and Optimization of a Sodium-Molten Salt Heat Exchanger for Concentrating Solar Power applications Guccione, Salvatore January 2020 (has links) Concentrating Solar Power (CSP) is one of the most promising renewable energybased electricity generation technologies to deal with the increasing demand of power consumption and environmental sustainability. With the aim of achieving the 2020 SunShot cost target for CSP of 60 USD/MWh, the United States Department of Energy presented, in May 2018, the Gen3 CSP initiative. In particular, the CSP Gen3 Liquid-Phase Pathway proposes to design a CSP system adopting liquid sodium as Heat Transfer Fluid (HTF) in the receiver, advanced high-temperature molten chloride salt as storage fluid and supercritical CO2 (sCO2) Brayton cycle as power cycle. Within this framework, the aim of this master thesis was to design the sodium-chloride salt Heat Exchanger (HX) by developing both a heat exchanger model and a sodiumsalt-sCO2 system model. To pursue these purposes, a completely new Modelica-based HX model was developed and added to the SolarTherm library. Furthermore, as an extension of earlier models, the sodium-salt-sCO2 CSP system (NaSaltsCO2System) was implemented in SolarTherm, by incorporating the HX model and linking it with other new and existing component models. As for the HX, a general model was developed for shell and tube heat exchangers, based on the TEMA guidelines, with the possibility of being customized in terms of media adopted, constraints, boundary conditions, and correlations. The model performs an optimization in order to select the internal geometry configuration that optimizes a user-defined objective-function. By employing the implemented HX model in the NaSaltsCO2System, the sodium-salt heat exchanger was designed aiming at minimizing the Levelized Cost of Electricity (LCOE), providing a complete geometry description, and an estimation of the performances and costs. The resulting NaSaltsCO2System model was found to be robust and able to perform annual simulations that allowed to estimate the energy performances of the CSP plant, as well as the LCOE. Considering the sodium-salt-sCO2 CSP system characterized by a receiver capacity of 543 MWth, 12 hours of Thermal Energy Storage (TES), and a 100 MWe power block, the LCOE resulted equal to 72.66 USD/MWh. The sodium-salt HX design that minimizes the LCOE resulted in a single-shell/single tube pass configuration, with vertical alignment, characterized by an overall height of 15 m, and a shell diameter of 1.8 m. It represents the 3.2% of the total capital cost of the plant. An interesting system-level optimization was then carried out on the combined receiver-heat exchanger block. It regarded the variation of the Log Mean Temperature Difference (LMTD) of the HX and highlighted the possibility to drop the LCOE down to 68.54 USD/MWh. The techno-economic investigations and the sensitivity analysis showed the flexibility and robustness of the HX model, as well as the importance of the NaSaltsCO2System. The latter lays the groundwork to explore potential improvements of this new generation of CSP systems, which can play a fundamental role in the future global energy mix. / Termisk solkraft (CSP) är en av de mest lovande elproduktionsteknologierna baserade på förnybar energi. Den kan bidra till hanteringen av den ökande efterfrågan på energi och miljömässig hållbarhet. I syfte att uppnå 2020 SunShot-kostnadsmålet för CSP på 60 USD/MWh presenterade USA:s energidepartement Gen3 CSPinitiativet. I synnerhet föreslår CSP Gen Liquid-Phase Pathway att utforma ett CSPsystem som använder flytande natrium som värmeöverföringsvätska i mottagaren, smält kloridsalt med hög temperatur som lagringsvätska, samt superkritisk CO2 (sCO2) Brayton-cykel som kraftcykel. Syftet för detta examensarbete var att utforma natriumkloridsaltets primära värmeväxlare genom att utveckla både en värmeväxlarmodell (HX) modell och en natriumsalt-sCO2-systemmodell. För att fullfölja dessa syften utvecklades HX-modellen först, sedan implementerades natriumsalt-sCO2 CSP-systemet NaSaltsCO2System. Båda verktygen utvecklades med hjälp av Modelica som programmeringsspråk. De finns nu tillgängliga i det öppna SolarTherm-biblioteket. När det gäller HX utvecklades en allmän modell för skal- och rörvärmeväxlare med möjligheten att anpassas när det gäller antagna medium, begränsningar, gränsvillkor och korrelationer. Dessutom utförde modellen en optimering för att välja den interna geometri-konfigurationen som optimerar en användardefinierad objektiv-funktion. Genom att använda den implementerade HX-modellen i NaSaltsCO2System designades natriumsalt-värmeväxlaren, vilket gav en fullständig konfiguration-beskrivning och en uppskattning av prestanda och kostnader. Den utvecklade NaSaltsCO2System-modellen visade sig vara robust och kapabel till att utföra simuleringar på årsbasis. Detta gjorde det möjligt att uppskatta CSP-anläggningens energiprestanda samt LCOE. Det utvecklade natriumsalt-sCO2 CSP-systemet som känneteckna des av en mottagarkapacitet på 543 MWth, 12 timmars TES och ett 100 MWe power block, resulterade i en LCOE på 72.66 USD/MWh. Natrium-salt HX-konstruktionen som minimerade LCOE resulterade i en enskalig/enkel rörpassningskonfiguration, med vertikal inriktning, kännetecknad av en total höjd av 15 m och en skaldiameter på 1.8 m. Det motsvarade 3.2% av anläggningens totala kapitalkostnad. Den mest intressanta systemoptimeringen genomfördes på det kombinerade blocket bestående av mottagare och värmeväxlare. Den behandlade variationen av HX:s LMTD och framhöll möjligheten att sänka LCOE till 68.54 USD/MWh. De teknisk-ekonomiska undersökningarna och känslighetsanalysen visade flexibiliteten och robustheten i HX-modellen, liksom vikten av NaSaltsCO2Systemet. Den senare lägger grunden för att utforska potentiella förbättringar av denna nya generation av CSP-system, som kan spela en grundläggande roll i den framtida globala energimixen. Concentrating solar power (CSP) liquid sodium advanced molten salt chloride salt heat exchanger (HX) shell and tube CSP Gen3 Liquid-Phase Pathway Modelica Termisk solkraft CSP flytande natrium avancerat smält salt kloridsalt värmeväxlare (HX) skal och rör CSP Gen3 Liquid-Phase Pathway Modelica Engineering and Technology Teknik och teknologier
24	Högtempererat borrhålslager för fjärrvärme / High Temperature Borehole Thermal Energy Storage for District Heating Hallqvist, Karl January 2014 (has links) The district heating load is seasonally dependent, with a low load during periods of high ambient temperature. Thermal energy storage (TES) has the potential to shift heating loads from winter to summer, thus reducing cost and environmental impact of District Heat production. In this study, a concept of high temperature borehole thermal energy storage (HT-BTES) together with a pellet heating plant for temperature boost, is presented and evaluated by its technical limitations, its ability to supply heat, its function within the district heating system, as well as its environmental impact and economic viability in Gothenburg, Sweden, a city with access to high quantities of waste heat. The concept has proven potentially environmentally friendly and potentially profitable if its design is balanced to achieve a good enough supply temperature from the HT-BTES. The size of the heat storage, the distance between boreholes and low borehole thermal resistance are key parameters to achieve high temperature. Profitability increases if a location with lower temperature demand, as well as risk of future shortage of supply, can be met. Feasibility also increases if existing pellet heating plant and district heating connection can be used and if lower rate of return on investment can be accepted. Access to HT-BTES in the district heating network enables greater flexibility and availability of production of District Heating, thereby facilitating readjustments to different strategies and policies. However, concerns for the durability of feasible borehole heat exchangers (BHE) exist in high temperature application. / Värmebehovet är starkt säsongsberoende, med låg last under perioder av högre omgivningstemperatur och hög last under perioder av lägre omgivningstemperaturer. I Göteborg finns en stor mängd spillvärme tillgängligt för fjärrvärmeproduktion sommartid när behovet av värme är lågt. Tillgång till säsongsvärmelager möjliggör att fjärrvärmeproduktion flyttas från vinterhalvår till sommarhalvår, vilket kan ge såväl lönsamhet som miljönytta. Borrhålsvärmelager är ett förhållandevis billigt sätt att lagra värme, och innebär att berggrunden värms upp under sommaren genom att varmt vatten flödar i borrhål, för att under vinterhalvåret användas genom att låta kallt vatten flöda i borrhålen och värmas upp. I traditionella borrhålsvärmelager används ofta värmepump för att höja värmelagrets urladdade temperatur, men på grund av höga temperaturkrav för fjärrvärme kan kostnaden för värmepump bli hög. I denna rapport föreslås ett system för att klara av att nå höga temperaturer till en lägre kostnad. Systemet består av ett borrhålsvärmelager anpassat för högre temperaturer (HT-BTES) samt pelletspannor för att spetsa lagrets utgående fluid för att nå hög temperatur. Syftet med rapporten är att undersöka potentialen för detta HT-BTES-system med avseende på dess tekniska begränsningar, förmåga till fjärrvärmeleverans, konsekvenser för fjärrvärmesystemet, samt lönsamhet och miljöpåverkan. För att garantera att inlagringen av värme inte är så stor att priset för inlagrad värme ökar väsentligt, utgår inlagringen från hur mycket värme som kyls bort i fjärrvärmenätet sommartid. I verkligheten finns betydligt mer värme tillgänglig till låg kostnad. När HT-BTES-systemet producerar fjärrvärme, ersätts fjärrvärmeproduktion från andra produktionsenheter, förutsatt att HT-BTES-systemets rörliga kostnader är lägre. I Göteborg ersätts främst naturgas från kraftvärme, men också en del flis. Kostnadsbesparingen beror på differensen för total fjärrvärmeproduktionskostnad med och utan HT-BTES-systemet. Undersökningen visar att besparingen är större om HT-BTES-systemet placeras i ett område där det är möjligt att mata ut fjärrvärme med lägre temperatur. Om urladdning från HT-BTES kan ske med hög temperatur ökar också besparingen. Detta sker om lagrets volym ökar, om avståndet mellan borrhål minskar eller om värmeöverföringen mellan det flödande vattnet i borrhålen och berggrunden ökar. Dessa egenskaper för lagret leder också till minskade koldioxidutsläpp. Storleken på besparingen beror dock i hög grad på hur bränslepriser utvecklas i framtiden. Strategiska fördelar med HT-BTES-systemet inkluderar; minskad miljöpåverkan, robust system med lång teknisk livslängd (för delar av HT-BTES-systemet), samt att inlagring av värme kan ske från många olika produktionsenheter. Dessutom kan positiva bieffekter identifieras. Undersökningen visar att HT-BTES-systemet har god potential att ge lönsamhet och minskad miljöpåverkan, och att anläggning och drift av lagret kan ske utan omfattande lokal miljöpåverkan. Det har också visats att de geologiska förutsättningarna för HT-BTES är goda på många platser i Göteborg, även om lokala förhållanden kan skilja sig åt. För att nå lönsamhet för HT-BTES-systemet krävs en avvägning på utformning av lagret för att nå hög urladdad temperatur utan att investeringskostnaden blir för stor. Undersökningen visar att om anslutning av HT-BTES-systemet kan ske mot befintlig anslutningspunkt eller till befintlig värmepanna kan investeringskostnaden minska och därmed lönsamheten öka. Placering av HT-BTES-systemet i områden med risk för överföringsbegränsningar kan också minska behovet av att förstärka fjärrvärmenätet, och således bidra till att minska de kostnader som förstärkning av nätet innebär. Betydelsefulla parametrar för att nå lönsamhet för HT-BTES-system inkluderar dessutom kostnaden för inlagrad värme liksom vilket vinstkrav som kan accepteras. Tillgång till HT-BTES möjliggör ökad nyttjandegrad och flexibilitet för fjärrvärmeproduktionsenheter, och därmed ökad anpassningsmöjlighet till förändrade förutsättningar på värmemarknaden. Dock återstår att visa att komponenter som klarar de höga temperaturkraven kan tillverkas till acceptabel kostnad. HT-BTES BTES TES High Temperature Borehole Duct Thermal Energy Storage District Heating Seasonal Storage Storage Pellet Heat Plant Energy Power Flow Martes Environmental impact Finance Investment Cost Technology Drilling Saving Gothenburg Heat Transfer Bedrock Review Feasibility Study Load Peak load Base load District Heating Production Network Grid Pipe Borehole Heat exchanger Collector New Future Generation Low temperature Bottle neck System Successive calculation Matlab Computor programming Science HT-BTES BTES TES Borrhålslager Säsongslager Fjärrvärme Martes Värmelager Pellets Panna Energi Effekt Flöde Miljöpåverkan Ekonomi Investeringskostnad Teknik Borrning Besparing Göteborg Värmeöverföring Berggrund Review Förstudie Borrhål Last Spetslast Baslast Fjärrvärmeproduktion Hög temperatur Produktion Nät Rör Kollektor Borrhålsvärmeväxlare Ny Framtid Generation Låg temperatur Flaskhals System Successive kalkylering Matlab Data programmering Vetenskap

Page generated in 0.1804 seconds