The following report is the result of a literature study of published documents presenting the current water supply situation in Sub-Saharan Africa, in combination with a field trip to the Mpagne village in Cameroon. The objective of the project has been to study and discuss the current theoretical approach on sustainable water supply, as well as to generate possible technical solutions and present administrative changes required. A thorough background analysis demonstrates the need for improvement on a local village level as well as on a regional, national and international level. Key findings are high failure rates as a consequence of the absence of evaluation of past projects, as well as the fact that many agencies do not work in line with existing policies and theoretically developed approaches to solve the problem. Further, there is a general need to cultivate local political will for long-term commitment and funding of the sector. Although some of the organizations engaged in the sector have started to realise that there is a need for an alteration of approach angle, thus far there is little evidence of the change required to move towards universal coverage. A needs assessment and a requirement specification were developed based on the findings in the background analysis. This was then used to generate possible technical solutions to be further studied. In the process of deciding upon technical solutions, the information gathered in the village, especially that related to the previously implemented system, has been important. After analysing the data collected in Mpagne and studying available technology the following alternatives were developed: Alternative 1: Groundwater exploitation with flywheel handpump, elevated storage tank and gravity based distribution to community tap standAlternative 2: Rainwater harvesting with swale-trench filtration and flywheel handpump, elevated storage tank and gravity based distribution to community tap standAlternative 3: Combination of groundwater exploitation and rainwater harvesting, similar to alternative 1, with the addition of RWH at the village school. In order to systematically compare these options and decide upon a best suited solution, the indicator comparison methodology developed during the fall project was used in combination with a SWOT-analysis of each concept. The final results obtained indicate that alternative 3 was slightly better than the other two alternatives. A description of the technology required for the new water supply facility in Mpagne was then presented to the level it is possible with the information available at this stage. The intention is for this to serve as an initial suggestion to be presented to the villagers for further discussion. The report continues with a discussion of an implementation strategy with an enhanced focus on how the technical system can be installed in Mpagne in a social, economic and environmentally sound context. The discussion covers the following four phases: 1.Planning2.Construction3.Operation and maintenance4.Follow-up and evaluation This process will be especially important considering the past failed project in Mpagne, and an agency should give special attention to including the villagers in all levels from an early stage. This to avoid the deficiency between the solution implemented and the actual needs resulting from the past project. Further findings are the current situation of downgrading external factors such as the availability and reliability of spare part supply networks as well as lack of general technical support. This is a primary cause of project failure today. The lack of coordination amongst the sector operators, including NGO’s, donor agencies, and local and international government entities, is also an important factor which slows down the progress of developing an efficient and effective water supply sector. Lastly, until internal village level factors as well as external regional and national aspects are adequately satisfied, the agencies operating in the rural water supply sector today have a great responsibility in terms of creating an enabling environment for sector development. Project conduction should be done in adherence with existing policies until the local governments and/or private partners have succeeded in developing an institutional framework to support a well-functioning water supply sector.

Bakgrunnen for denne oppgaven er et ønske fra tilhengerprodusenten Tysse om å utvikle en mer effektiv metode for å beregne levetid i forskjellige punkter på deres tilhengere. Dette skal gjøres ved å bruke strekklapper i stedet for destruktive metoder slik som brukes i dag. Motivasjonen er å spare tid og penger. Masteroppgaven er basert på prosjektoppgaven skrevet av samme studenter semesteret i forveien. Da masteroppgaven startet var teknologi og utstyr undersøkt og kjøpt inn. Masteroppgaven skal ta dette utstyret til en fungerende løsning. Dette kan i grove trekk deles inn i følgende punkter:•Tilpassing av måleutstyr•Materialtesting•Utvikling av framgangsmåteMåleutstyret var kjøpt og mottatt da masteroppgaven startet. Brokomplettering ble evaluert og en løsning ble valgt. Dette åpnet for feilsøking, og for å bli kjent med utstyret før testing av utstyret mot testriggen hos Tysse. Besøket bekreftet at valgt utstyr i prosjektoppgaven faktisk fungerte under forholdene. Kompletteringsenheter ble testet under realistiske forhold, noe som førte til utvikling av et nytt, mer robust design. Festemekanisme for måleutstyret mot tilhengeren ble prøvd ut sammen med fuktsikringen. Etter besøket hos Tysse ble det reservert tid i utmattingslaben der prøver av stålet i tilhengeren ble testet. Dette ble gjort for ytterligere å sikre realistiske resultater fra levetidsberegningene. Prøver ble maskinert, og materialstyrke ble funnet ved strekktesting. Strekktest og utmattingstest ble gjennomført basert på ISO standardene ISO 6892 og ISO 1099. Estimert SN kurve ble sammenliknet med data fra utmattingstestene. Framgangsmåten for testing av tilhengere ble revurdert i masteroppgaven. Den eksisterende metoden fra prosjektoppgaven ble satt opp mot en ny og enklere løsning som skulle bli bedre tilpasset Tysse. Programvaren for bearbeiding av datamateriale ble videreutviklet og ferdigstilt. Brukermanual som beskriver framgangsmåten steg for steg ble utviklet.Sluttresultatet ble levert til Tysse i Bergen med demonstrasjon og opplæring av dem som skulle bruke systemet videre. Det ble også lagt fram et forslag til videreføring av systemet.

Wet gas compression and subsea compression technology has gained increased focus in the recent years. With aging fields on the Norwegian continental shelf and new discoveries in arctic regions, subsea compression could boost aging gas fields and make remote fields profitable where extraction is difficult. Wet-gas compression could reduce the need for expensive scrubbers and separators and this would be a major economic enhancement to subsea processing. There is currently no standard for wet gas compression as the ASME PTC 10 [1] offers no guidance on this. The complex phenomena encountered in wet-gas compression is not yet fully understood. The present work is concerned with the thermal discharge equilibrium of a wet-gas compressor, as this will strongly influence the performance calculations of the compressor. If there is thermodynamic equilibrium at the discharge, then measurements and calculations become relatively simple. If not, then everything becomes more complex.A numerical simulation model was established, both for dry and wet gas. An open loop test rig at NTNU was used to compare calculations with experiments to validate the model. This was done with great success for dry gas. For wet gas accurate measurements were not obtained. The working fluid was an air-water mixture, where water was injected into almost saturated air.To calculate the possible gas discharge temperature under heavily wet conditions, a power balance was also set up. The uncertainties in the frequency converter and the torque meter were too great for reliable power calculations. A new measurement technique has been proposed to be able to measure the gas temperature, utilizing a cyclone to separate the gas prior to the measurements. This technique has not been tested.The numerical model showed small signs of non-equilibrium conditions at GMF 0,8. The discharge temperature proved as large as 0,16°C or 0,15°C depending on the droplet diameter. These differences are still significant when calculating the polytropic efficiency. Evaporation proved to be virtually non-existent in the calculations, due to almost saturated conditions at the inlet. Still, validation against wet-gas experiments is needed to confirm the findings.

Det er i denne rapporten gjennomført dynamisk analyse av to kraftverk under prosjektering av BKK, Aldal Kraftverk og Nye Frøland Kraftverk. Analysen omfatter elastisk simulering av opp- og nedsving i svingesjakter og retardasjonstrykk ved avslag eller pådrag, samt frekvensanalyse for reguleringsstabilitet. For simulering er det utviklet et generelt program som benytter karakteristikkmetoden for å beregne retardasjonstrykk og massesvingninger i systemet, mens et program utviklet av en annen masterstudent er brukt under frekvensanalysen. Mye av fokuset i dette arbeidet er å utvikle et simuleringsprogram for beregning av massesvingninger og retardasjonstrykk som er så generelt som mulig og dermed kan benyttes for andre kraftverk enn de to som er analysert her. Kildekoden til dette programmet er å betrakte som åpen, og kan fritt benyttes av andre for egne simuleringer eller videreutvikling.Simuleringer for Nye Frøland kraftverk har vist at foreslått svingesjakt er underdimensjonert, og overflom vil inntreffe ved pådrag med etterfølgende avslag i mest ugunstige fase. I tillegg skaper et trangt tverrsnitt opp til svingesjakten problemer med trykkstøt og regulering. Videre simuleringer viser at om dette tverrsnittet utvides med en meter i diameter resulterer det i akseptable trykkstøt og en rask regulering. Det konkluderes derfor at svingekammer må utvides, samt flyttes lengre opp i terrenget for å unngå overflom. Svingesjakt i Aldal Kraftverk er foreslått plassert i forbindelse med svingesjakt til Aldalselva, som er det nederste av to bekkeinntak i dette kraftverket. Simuleringer viser at svingesjakten er dimensjonert tilstrekkelig for å unngå overflom, men nedsvinget vil nå ned til tilføringstunnelen for bekkeinntaket. Dette er ikke kritisk for kraftverket, men vil føre til økt sedimenttransport. Det er også konkludert med at antagelsen om at bekkeinntak mot Kvernelva kan neglisjeres ikke stemmer. Bekkeinntakets lengde er i den størrelsesorden at oppsving til bekkeinntaket vil finne sted, med mindre det installeres en enveis ventil i nevnte bekkeinntak. Det konkluderes derfor med at svingesjakten bør flyttes opp til knutepunkt mellom øvre bekkeinntak og driftstunnel. Forslag om et nytt svingesjaktprinsipp er lagt frem, da opprinnelig prinsipp får en lengde på sjakt i størrelsesorden med tilføringstunnelens lengde. Det har i alternativet nevnt ovenfor vist seg at en god regulering ikke kan oppnås. Det anbefales derfor å vurdere å innføre en ekstra svingesjakt nærmere turbinen for å bedre reguleringen.

Formålet med masteravhandlingen er å gjennomføre en systematisk evaluering av ulike end-flash løsninger i forhold til kraft- og brenselbalanse, produksjonskapasitet, LNG-produktspesifikasjoner, spesifikt kraftforbruk og samlet kraftforbruk i forhold til LNG-produksjon. For å begrense analysen fokuserer studiet seg om følgende typer end-flash konfigurasjoner; i) ingen spesifikt end-flash system (avdampning inn i LNG-lagringstank), ii) enkelt end-flash system med flashgasseparator, iii) systemer med mer separasjon mellom C1 og N2 og økt metangjenvinning (strippekolonne), og iv) resirkulering av end-flash gass til oppstrøms kondenseringsprosessen. Bruk av flashgass for brensel og gjenvinning av kald energi fra flashgassen vurderes når slike alternativer er mulige. For system i) og ii) vurderes kaldgasskompresjon av EFG og BOG mot kuldegjenvinning og varmere kompresjon av EFG og BOG til fyrgass.For å oppnå en metodisk sammenligning og analyse implementeres de ulike end-flash systemene inn i en C3MR-kjøleprosess. Sammenligning for systemene baseres på tilgjengelig kraft fra to Frame-7 gassturbiner med tilhørende hjelpemotorer. Det elektriske kraftgenereringssystemet drives av gassturbingeneratorer. Fyrgass fås fra NG oppstrøms kjøleprosessen, fra EFG og BOG, eller fra en kombinasjon av disse. Simuleringene gjennomføres med to ulike gassammensetninger med henholdsvis høyt og lavt N2-innhold. Lav-N2 har et N2-innhold på 0,5 mol%, som er lavere enn LNG-krav. Alle end-flash konfigurasjonene vurderes derfor med lav-N2. Høy-N2 innholder 3 mol% nitrogen. Evaluering av høy-N2 og system i) gjennomføres ikke grunnet uoppnåelig tilfredsstillelse av LNG-krav. System med lav-N2 og avdampning inn i LNG-lagringstank oppnår et høyt spesifikt kraftforbruk og dårligst parameter for samlet kraftforbruk i forhold til LNG-produksjon, sammenlignet med de andre systemene. Systemløsning med kolonne oppnår et LNG-produkt med et veldig lavt N2-innhold, som kan bety større gevinst ved salg. Med tanke på produktrate og kraftforbruk, er system med separator en optimal løsning med lav-N2. End-flash system med høy-N2 og separator medfører at noe av EFG og BOG må resirkuleres oppstrøms kjøleprosessen for at systemet ikke skal levere for mye fyrgass og samtidig tilfredsstille LNG-krav. Med strippekolonne og høy-N2 kan EFG og BOG dekke nødvendig fyrgassmengde og tilfredsstille LNG-krav uten resirkulering. Samlet krever prosessen et mindre kraftforbruk enn system med separator. Resirkulering oppstrøms kjøleprosessen bør unngås dersom mulig. Dersom N2-innholdet i EFG og BOG er for høyt og ikke kan benyttes til fyrgass, må nitrogenet tas ut av systemet med en dobbeltkolonne, som medfører mer kompleks drift. Et mer komplekst system gir ikke nødvendigvis økt LNG-produksjon for et bestemt kraftforbruk. Termodynamisk sett kan et LNG-anlegg tjene på å benytte kaldgasskomprimering framfor kuldegjenvinning og varmere kompresjon av EFG og BOG.

Aeroelastic design and fatigue analysis of large utility-scale wind turbine blades are performed. The applied fatigue model is based on established methods and is incorporated in an iterative numerical design tool for realistic wind turbine blades. All aerodynamic and structural design properties are available in literature. The software tool FAST is used for advanced aero-servo-elastic load calculations and stress-histories are calculated with elementary beam theory.According to wind energy design standards, a turbulent wind load case is implemented. Fatigue loads are estimated based on 100% availability and a site-specific annual wind distribution. Rainflow cycle counting and Miner’s sum for cumulative damage prediction is used together with constant life diagrams tailored to actual material S-N data. Material properties are based on 95% survival probability, 95% confidence level, and additional material safety factors to maintain conservative results. Fatigue performance is first evaluated for the baseline blade design of the 10MW NOWITECH reference wind turbine. Results show that blade damage is dominated by tensile stresses due to poorer tensile fatigue characteristics of the shell glass fiber material. The interaction between turbulent wind and gravitational fluctuations is demonstrated to greatly influence the damage. The need for relevant S-N data to closely predict such blade stress cycle events is investigated to avoid non-conservative conclusions. State-of-art wind turbine blade trends are discussed and different designs of the NOWITECH baseline blade are analyzed in a parametric study focusing on fatigue performance and material costs.

Gjennom dette arbeidet, er nanomekaniske kompresjonsegenskaper undersøkt for tre forskjellige materialer: To stål legeringer og et renjern. Pillarer av varierende størrelse, fra diameter 100nm til 2um, er fabrikkert ved bruk av FIB (Focused Ion Beam) i NTNU nanolab, etterfulgt av kompresjonstesting. Hvorvidt størrelsen til pilarene påvirker de mekaniske egenskapene, er gjennomgående undersøkt for alle tre materialene, med spesielt hovedvekt på en-krystall renjern. «Small is stronger» er et velkjent utsagn i micro skala verden, og er diskutert videre her for hvert materiale. F70 er en arktisk multifase ståltype, hvorpå lokale egenskaper i korngrense og matrix er undersøkt. Lokale soner i dette stålet er korngrenser bestående av MA-partikler (Martensitt og rest-Austenitt) og matriksen som består av fraksjoner av bainitt, martensitt, feritt og rest-austenitt. Stålet er varmebehandlet i to sykluser for å simulere ICCGHAZ i sveisesoner, hvorpå avkjølingshastigheten i temperatureintervallet fra T=800 - 500°C er satt til 5 sekund for en prøve, og 10 sekund for en annen prøve. Avkjølingshastigheten avgjører således de bruddmekaniske egenskapene, som er undersøkt ved nanomekanisk kompresjons testing. Pilar størrelsen er 250nm, 450nm og 1um. Resultatet indikerer at 5 sekunds prøven utviser høyere styrke og seighet. Størrelseseffekten er ikke fremtredende før en kritisk pilar diameter på 250nm er nådd. Dette stålet er undersøkt som en del av prosjektet Arctic Materials Group på SINTEF.Et to-fase stål bestående av martensitt korn i en matriks av feritt er undersøkt som en del av EU-prosjektet ved NTNU. To forskjellige prøver er undersøkt, hvorpå forskjellen skyldes legeringsinnhold av 0.05wt% Nb i den ene prøven, og ingenting i den andre. Legeringselementet øker både duktile egenskaper og styrken, på grunn av finfordelte utfellinger av karbider og redusering av kornvekst. Single-slip orienteringen (5 2 11) i feritt fasen er i hovedfokus, men martensitt fasen er også undersøkt. Fra resultatene kan det konkluderes med at innhold av Nb hever styrken og duktiliteten til materialet markant. Pillar diameter testet er 500nm og 1um. Størrelseseffekten kan ikke påvises eller avkreftes, da det ikke er undersøkt nok pillar størrelser til å trekke en absolutt konklusjon. Tre forskjellige orienteringer av 99.998% rent bcc-Jern er undersøkt: Multi-slip orientering (111) og (110), sammen med en single-slip orientering (235). Hovedfokuset ligger i å undersøke størrelseseffekten av en-krystall bcc-Fe, og om effekten av single-slip i forhold til multi-slip systemer påvirker resultatene. Kompresjons testing avslører at det er en fremtredende størrelseseffekt tilstede i alle tre orienteringer. Styrken til (111) orienteringen er høyere jevnt over sammenlignet med de to andre orienteringene, selv om størrelseseffekten er mest fremtredende i (235). Den økte styrken som de minste pillarene utviser, er således ikke påvirket av mengden av tilgjengelige slip-systemer. En beskrivende ligning for størrelses-effekt sensitiviteten er τ = D-n, hvor størrelsen på n indikerer sensitiviteten. For dette renjernet ligger verdien av n i samme området som for fcc metaller, altså en markant størrelseseffekt. Skjønt, er deformasjons mekanismen i fcc og bcc grunnleggende forskjellige. Den observerte styrke økningen, konkluderes å være forårsaket av atermale prosesser, eller ved skru-dislokasjoners grad av mobilitet. Pillar størrelsen varierer fra 100nm, 500nm, 1um og 2um. Det kan derfor konkluderes med at det er en sterk størrelse effekt i bcc-Fe. For å kunne forstå de lokale egenskapene i komplekse mikrostrukturer, er det først og fremst avgjørende å forstå deformasjonsmekanismen i rene en-krystaller. En god teori for plastisk deformasion på sub-mikro nivå er fremdeles ikke fremkommet og validert både eksperimentelt og data simulert. Når dette skjer, kan man være i stand til å forstå effekten av komplekse gitterstrukturer og legeringsinnhold, på nanomekaniske plastiske egenskaper. Med andre ord, man må tilnærme seg problemet fra en bottom-up perspektiv. Koblingen mellom datasimuleringer og eksperimentell testing på sub-mikronivå, må gjøres sterkere. Inntil dags dato, er mye av dette universet fremdeles uutforsket, og kun mindre forstått. Derfor kan du bruke denne oppgaven som ditt springbrett inn i verden av nanoskalerte materialeventyr!

Related to the technology of CO2 capture, transport, and storage (CCS), an accurate transport model which predicts the behaviour of carbon-dioxide mixtures during steady-state and transient situations, is needed. A correct estimation of the frictional pressure-drop is an important part of such a model.A homogenous friction-model, the Friedel model, and the Cheng et al. model have been compared with six steady-state experiments using pure CO2. The experiments were nearly adiabatic and within the following range: mass velocities from 1058 to 1663 kg/m2s, saturated temperatures from 3.8 to 17 C (reduced pressures from 0.52 to 0.72), vapor fractions from 0.099 to 0.742, and pipe diameter of 10 mm.The Friedel model was found to be the most accurate model with a standard deviation of 9.7 % versus 55.74 % for the Cheng et al. model and 29.18 % for the homogenous model.The selected friction models were implemented into a numerical model for pipe flow of multiphase CO2, and one of the mentioned experiments was reproduced. The result illustrates how the accuracy of the friction model is even more important when used as a part of the complete transport-model. This is mainly because the friction model and other sub-models, such as the equation of state, are coupled. During the implementation of the Cheng et al. model, certain errors in the original paper were found and corrected.In the case of a transient flow, the influence of the friction model and the associated slip relation, were explored. It was shown that wave speeds strongly depends on the slip relation used. The friction model itself will indirectly affect the wave speed. This is mainly because of the reducedfluid velocity arising when the driving force across the wave is reduced. However, the main effect of the friction model is the pressure gradient arising in regions where the velocity is non-zero.

Resonator AS is developing a hammer drilling system suitable for oil and geothermal drilling. The nature of the device involves high speed linear motion at high frequencies. As a result of this, the gas springs used in their device are subject to high pressures and temperatures. To prevent pressure leakage from the device, seals are installed.The seals used in the device are fit for use in a limited range of temperatures and pressures. This pose a challenge since a high amount of heat is generated as a result of the friction between the seal and and the gas spring walls.The main objective of this thesis has been to develop a model to investigate the effects of the frictional heat. Control volume techniques have been used to model the effects on the gas pressure and temperature. A detailed heat transfer formulation comprising convection and conduction has been developed. To model the conduction it was necessary to derive two-dimensional heat transfer equations for cylindrical coordinates. A MATLAB-code has been written in order to simulate the behavior of the system.Test results have been compared with the simulations to validate the model. The comparison showed that the model described the thermal inertia of the system appropriately. It also showed that the present friction model is not able to describe the friction in a satisfactory manner.

This report considers different energy solutions for a floating LNG production vessel. The two alternatives analyzed are gas turbine and steam turbine. In addition to being stand-alone alternatives they are the basis for other alternatives, such as electric drive and combined cycle. Light side studies have been performed on the two latter ones. A LNG process model has been built in Aspen HYSYS, and from this several cases has been run. There are 3 levels of different parameters that have been run: 1) Energy system, 2) Feed Gas Composition, and 3) Liquefaction process. As mentioned the two energy systems are GT and ST. Three different feed gas compositions have been analyzed: 1) Low content of both CO2 and N2 (0.5 % and 1 % respectively), 2) High content of CO2 (9.5 %), and 3) High content of both CO2 and N2 (9.5 % and 3 %). The liquefaction processes analyzed are two of the most promising for a floating LNG application: Dual mixed refrigerant and dual N2 expander.The feed gas compositions was chosen to give a wide area of applications for the results, and to give illustration on how the two different energy solution would respond to changing feed gas composition. The DMR liquefaction process was chosen mainly because this is the one being implemented in Shell Prelude FLNG. Being the most proposed solution for offshore application the dual N2 expander was a natural alternative to the DMR.The analysis show a clear advantage for gas turbine and DMR process, when exclusively looking at efficiency. However; as the objective of the study states, important factors such as safety, vessel motion sensitivity, reliability, availability is also to be considered. The results show 245 kWh/ton LNG energy consumption with the DMR liquefaction process, whereas the dual N2 expander requires 424 kWh/ton LNG; over 70 % increase. However; the side- cases run in this report show advantages to the N2 dual expander in safety, weight/space requirements and ease of start-up and shut down.The ST/N2 has fuel gas consumption 4% higher than the GT/N2. On the basis of the results in this report and other studies performed on FLNG a selection of the ST/N2 setup will be favorable as long as there is a high CO2 content in the feed. With low CO2 content, hence heat demand, the advantage of the ST is smaller thanks to lower heat recovery demand.