Vannkraftlaboratoriet ønsker å bygge en testrigg for peltonturbiner som tilfredstiller kravene til IEC 60193. Den eksisterende riggen må oppgraderes og det må implementeres mulighet for måling av friksjonsmomentet. I denne oppgaven vil det designes, maskineres og installeres ny lagerbukk med mulighet for friksjonmåling. IEC 60193 gjennomgåes med hovedvekt på laboratorieutrustning og måleusikkerhet for å se hvilke krav som må tilfredstilles. Et komplett hilldiagram kjøres før og etter oppgraderingen og det gjøres usikkerhetsanalyser på resultatene. Videre sammenlignes og analyseres virkningsgradkurvene med og uten friksjonsmoment.Oppgraderingen av Testriggen viser seg å være en suksess. Den gir gode stabile målinger og tilfredstiller IECs krav til usikkerhet. Den står nå klar til å gi nøyaktige målingeresultater for videre forskning på peltonturbiner.

Oppgaven har vedlegg som mangler i digital versjon, og kan framstå som ufullstendig uten dette. Kontakt NTNU Universitetsbiblioteket for utlån av komplett oppgave.

It has been well established that an interaction between combustion and acoustics can produce self-sustained acoustic oscillations. In recent years, thermo-acoustic instabilities have been a hot research topic, mainly because of a drive for more environmentally friendly gas turbines. Reducing NOx and CO gas emissions and increasing efficiency means lean combustion, but this makes the combustion chamber of the gas turbine more prone to self-induced thermo-acoustic instabilities. These thermo-acoustic instabilities are not fully understood, and are detrimental to both the efficiency and structural integrity of a gas turbine.In an effort to shed some light on the matter, this thesis studies a jet experiencingtransverse acoustic forcing. It deals with a non-combusting (air) jet forced with speakers,in order to remove the additional complications of thermal interactions, and gain a better grasp of the fundamental mechanics behind.An acoustic chamber was constructed which could be set up in multiple configurations.A total of 6 configurations were tested for suitability for experiments. A number of simulations were carried out in order to predict the responsesExtensive acoustic characterisations of each configuration was carried out and evaluated. These involved mainly frequency sweeps, where the acoustic response of the chamber was tested over a range of frequencies, and mode evaluation, where data gathered on the amplitudes of microphone signals was compared to prediction from simulations.The best configuration was selected, and the effect of transverse acoustic forcingon an air jet was investigated. Significant PIV images were not obtained within the time constraints, and thus the final discussion revolves around the raw images themselves rather than PIV images.Seven positions ranging inbetween the pressure antinode and node of the acoustic field were filmed. Finally, the images showing hitherto unobserved vortex rollups were discussed.

The production of model Francis runner to be used in the Waterpower laboratory at NTNU is a length and costly process. Due to the production cost there are years between each time a new Francis model is bought. The Tokke Francis model at Waterpower laboratory, was given from the industry after they had run model tests in the laboratory when design- ing the Tokke prototype.In order to give the students at the Waterpower laboratory an opportunity to design their own turbines and test, the production cost must be significantly reduced. To be able to do that, new designs need to be developed and new production method used.The objective of this thesis is to carry out a new mechanical design of a Francis model runner and evaluate different mechanical designs of guide vanes and stay vanes. The new alternative designs were made with a combination of standard production methods and material, and new plastic materials from rapid prototyping such as selective laser sintering (SLS) and rapid CNC machining.To carry out the new mechanical runner design, the MATLAB design software Khoj was used. From Khoj two sets of streamlines were generated, one set for the sucction side and one for the pressure side. Then the streamlines were imported into the CAD program PTC Creo Parametric and a 3D-model of the design was made.Two test pieces in a polyamide material was made using selective laser sintering. One of the test pieces was tested for pull-out strength using some self tapping thread inserts, the results showed that the pull-out strength was more than good enough. The threaded insert could be used to attach the runner vanes to the hub and ring.The main focus of this thesis has been the new mechanical design of a model runner and runner vanes. The model design was not produced and tested in the laboratory due to lack of time and money.

Gjennom Lean produktutvikling (LPU) kan produktutviklingsprosesser i bedrifter effektiviseres. Ved å skape produkter som tilfredsstiller kundens behov ved bruk av mindre ressurser vil LPU kunne gi bedrifter som mestrer dette et konkurransefortrinn. LPU handler om å sette kunden i fokus gjennom hele utviklingsprosessen og kontinuerlig forbedre utviklingsprosessene ved eliminering av prosesser som krever ressurser uten å tilføre verdi for kunden (waste).I denne oppgaven har jeg kartlagt dagens praksis, identifisert forbedringspotensialet og undersøkt forskjeller mellom bedrifter med hensyn på LPU-praksis i norsk vareproduserende industri. Oppgaven tar utgangspunkt i en kvantitativ spørreundersøkelse utarbeidet av SFI Norman, der bedrifter kan rangere sin produktutviklingspraksis i forhold til beste LPU-praksis. Undersøkelsen tar for seg seks kategorier innen LPU-praksis. Dette er kategoriene Kundeverdi, Kunnskap, Kontinuerlig Forbedring, Stabilisering, Standardisering og Kultur. I undersøkelsen er det også en sjuende kategori som omhandler Prestasjoner i produktutvikling. Undersøkelsen er nettbasert og består av til sammen 88 spørsmål der flertallet av disse er formulert som påstander om beste LPU-praksis. Den enkelte respondent blir bedt om å angi på en skala fra 1 (helt uenig) til 5 (veldig enig) hvor godt påstanden om beste LPU-praksis passer for bedriften.Arbeidet med oppgaven har bestått av å sette seg inn i teori innen LPU og teori innen enkelte statistiske metoder for å analysere dataene fra undersøkelsen. I tillegg er egnede bedrifter for undersøkelsen identifisert og kontaktet med en forespørsel om deltakelse. For de bedriftene som kunne delta er en invitasjon til undersøkelsen sendt til de personene i bedriften som kunne delta.Arbeidet har resultert i at 30 bedrifter med til sammen 102 respondenter har deltatt i undersøkelsen. Fra før hadde allerede 25 bedrifter deltatt. Totalt har dermed 55 bedrifter med til sammen 306 respondenter deltatt i undersøkelsen. Resultatene av analysene av alle 306 besvarelsene uavhengig av bedrift viser at snittet av respondentene scorer høyere på skalaen (1-5) i kategoriene Kundeverdi, Kunnskap og Kultur enn for kategoriene Kontinuerlig Forbedring Stabilisering og Standardisering. Gjennomsnittet for kategoriene varierte fra 3,01 til 3,53 og for kategoriene Kundeverdi, Kunnskap, Kontinuerlig Forbedring, Kultur og Prestasjoner i produktutvikling var gjennomsnittet signifikant over 3 på skalaen. Alle korrelasjoner mellom kategorien Prestasjoner i produktutvikling og de øvrige kategoriene er positive og ligger på mellom 0,37 og 0,45, der kategoriene Kundeverdi, Kunnskap og Kultur er de som korrelerer mest med Prestasjoner i produktutvikling. Lignende resultater ble funnet da de 55 bedriftene ble sammenlignet på samme måte. For å se om det er forskjeller mellom bedrifter ble bedriftene som produserer bildeler, mat og drikkvarer og forbrukervarer sammenlignet med alle bedriftene. Bedrifter som produserer forbrukervare har et høyere gjennomsnitt i kategorien Kundeverdi enn gjennomsnittet for alle bedrifter og bedrifter som produserer mat og drikkevarer har et lavere gjennomsnitt i kategorien Stabilisering enn gjennomsnittet for alle bedrifter.Oppgaven konkluderer med at det i snitt kan identifiseres LPU-praksis i kategoriene Kundeverdier, Kunnskap, Kontinuerlig Forbedring og Kultur for bedriftene som har deltatt, og at forbedringspotensialet er størst i kategoriene Kontinuerlig Forbedring, Stabilisering og Standardisering. Forhold som styrer forskjeller mellom bedriftene kan være ulike markeder og ulike produkter.

-

Open volumetric absorbers have been tested and evaluated with the objective to determine their ability to heat air for small scale concentrating solar systems, more exactly a solar oven where a stove is heated up by a rock bed storage provided with air above 220°C. The absorbers were tested in terms of different size, shape and material. Heating up air to the target temperature has been a challenge for years, but was achieved with good margin with an experimental setup based on the flaws of previous test setups. At a concentration factor of 300 and a parabolic dish aperture area of 1.07 m2, steady state air temperatures at 300°C were achieved with a stainless steel fiber mesh absorber and a silicon carbide honeycomb absorber which has been exposed for extensively testing in solar towers. The air temperatures were achieved at a flow rate of 1.96*10^-3 kg/s, and as the flow rate was increased the air temperature decreased. At increased flow rate the absorber temperature was reduced and caused less radiation and convection loss which resulted in increased heat transfer between absorber and air. Efficiency defined as air energy increase through absorber divided by the normal direct solar irradiance ranges between 50 % and 80 %, where the efficiency peaked at the highest flow rate employed during the tests. The greatest average air temperature measured was 350°C which was achieved by employment of the honeycomb absorber at a concentration factor of 600 and a mass flow of 1.5*10^-3 kg/s.

A team of 13 NTNU students have developed and built a car to compete in the Shell Eco-Marathon 2012 competition. This master project is a continuation of the specialization project done in the autumn semester 2011. Production started in February and the car was ready on the start line the 18th of May. Out of 22 competing teams in the battery-electric category, the DNV Fuel Figher 2 came in 5th place. The best result achieved was 163km/kWh which can be calculated into an equivalent of 1581km/liter of gasoline. This report includes the design and production process of all sub systems. In addition project management, system engineering, media and the race itself is described.

GenereltI arbeidet mot redusert utslepp av klimagassar må norske bygg i aukande grad varmeforsy-nast av fornybar varme. Den mest komplette løysinga for denne oppgåva i dag er vassboren varme, der marknadspotensialet er stort. Med stadig betring av byggjestandard må dei vassborne løysningane tilpassast behovet i større grad enn idag. Då anleggskostnaden er definert som hovudbarriere mot auka omfang av vassboren varme i norske bygg i dag må desse ned. StatusEtter undersøkinga av dei tekniske varmeløysingane i eit utval moderne kontorbygg i dag, har eg sett at vassborne varmeanlegg for romoppvarming i dag ikkje ber preg av tekniske nyvinningar innan løysingane. Det har likevel vore ei tilpassing frå den tradisjonelle løysinga me kjenner frå 90-talet til dagens praksis, som blir oppfatta som einskapleg. Frå den tradi-sjonelle løysinga har utviklinga gått mot ei tilpassing til byggjestandarden gjennom re-dusert omfang. Løysingane har likevel ein veg igjen før heile potensialet i passivhus er utnytta. Spesielt utmerkar det stadig minkande behovet for kaldrassikring og eit auka fokus på innreiingsfleksibilitet å markere eit potensiale for vidare utvikling. Me har også sett ut frå undersøkinga at omfanget av overdimensjonering av varmeanlegg i passivhus ikkje er utbredt i dag. Generelt så ser ein at utviklinga av vassborne varmeanlegg fyljer byggestandarden, om så med ei tidsforsinking.KostnadsanalyseKostnader i vassborne varmeanlegg representerar eit fleirdimensjonalt optimaliseringsproblem som dannar eit svært samansatt bilete. Ein har sett at vegen mot rimelig vassboren varme krev fokus frå alle ledd og at det ikkje finnes nokon snarveg. Gjennom ein omfattande teknisk analyse av anleggskostnadane i kontorbygg har me sett at potensialet er stort, der ein ikkje treng å endre ein heil bransje for å oppnå resultat. Potensiala for reduksjon i anleggskostnad er identifisert gjennom eit oppretta eksempelbygg, og går på tvers av avgjersler som er knytt til dei ulike byggjefasane. Det er i forkant av analysen gjennomført ei kartlegging av metode for kostnadskalkulasjon som blir nytta blant røyrentreprenørane, samt ei gjennomgang av sentrale grunnparameter som sikrar kvaliteten på varmeanlegget. Ilag med undersøkinga for "Dagens status" blant moderne kontorbygg, har dette danna grunnlaget for analysen. Gjennom analysen er det nokre punkt som har merkt seg ut: Fokus på konseptetBetydinga av konseptet står fram som det viktigaste tiltaket for redusert anleggskostnad. Å tilpasse konseptet til brukarens behov vil gje store innsparingar i investeringskostnad. Ein har observert ei potensiell kostnadsreduksjon på omlag 40 % frå den definerte "Dagens løysing" til "Forenkla løysing" på same energiramme og temperaturnivå, og utan at andre kostnadsreduserande tiltak er satt i verk. Løysinga som blir nytta i dagens moderne bygg oppfattast som unødig omfangsrik. TemperaturnivåEin har sett at ved å velje lågtemperaturanlegg kan ein oppnå innsparingar i kombinasjon med for eksempel varmepumpe. I tillegg kan ein, ved å vere bevisst på trasèval for dei tekniske føringsvegane og utnytte bygningens termiske eigenskapar, utelukke ein heil kostnadspost; isolasjonen. Avhengig av konseptet kan dette gje store innsparingar, til ei lita auke i internlast, estimert til omlag 1 W/m2 i gjennomsnitt over året. VarmeavgjevaraneVed å tilpasse anlegget til brukarens behov og byggjestandard kan også varmeavgjevarane utgjere eit potensiale for kostnadsreduksjon mot tradisjonelle radiatoranlegg. Eit av tiltaka er å nytte golvvarme på eit avgrensa areal, i bygningar med høg byggjestandard og lang tidskonstant. Ein kan ved å utnytte det låge effektbehovet ved høg byggjestandard redusere leggjearealet til 1/3 og dermed redusere golvvarmekostnaden med omlag 60 %. Innreiingsfleksibilitet er kostbart og må behandlast deretter, noko som ikkje blir gjort.Dimensjonerande utetemperatur og effektMed ein stadig betring av byggjestandard, og aukande tidskonstant, framstår dagens dimensjonerande utetemperatur som lite hensiktsmessig og gamaldags. Med å tilpasse denne til reelle forhold, dvs statistisk klimadata og bygningens termiske eigenskapar kan ein eksempelvis redusere anleggsets varmeeffekt med 25 %, etter svensk metode. Dette er eit tiltak som berre har positive konsekvensar. Varmeanlegget og varmesentral blir dimensjonert etter eit behov som ligg nærare det verkelege behovet, noko som også betrar varmepumpas driftsvilkår. AkkordtariffenI bransjen i dag har me sett at Akkordtariffen for røyrleggjarfaget er svært sentral for var-meanleggas kostnad. Denne framstår i dag som det viktigaste kalkulasjonsverktøyet blant røyrentreprenørane. På tross av at dette er eit dynamisk dokument som blir revidert med jamne mellomrom, blir denne oppfatta som ein brems i utviklinga mot rimelig vassboren varme. I ein marknad der utviklinga er stor, både mot nye rasjonelle leggjemetodar og effektive oppheng- og samanføyingsmetodar, kjem ikkje dette marknaden tilgode. Ein har sett at ei justering av akkordtariffen ved bruk av rasjonell leggjemetode kan bidra betydelig her, noko som i andre omgang kan auke marknadsandelen til vassboren varme, og dermed auka fornybar varmeleveranse. Ei omarbeiding av metode for teknisk revidering og oppbygnad av akkordtariffen framstår med andre ord som eit gunstig tiltak for å auke røyrentreprenørane andel i varmemarknaden. ProduktivitetMe har sett betydinga av å nytte korrekt kalkulasjonsfaktor, og kva forhold som påverkar denne. Denne kan påverkast på mange måtar: •Redusert ventetid og dødtid. Auka fokus på produktivitet gjennom nye produksjonskonsept som Trimma bygging, vil kunne redusere ventetid og dødtid, og ved korrekt berekning av kalkulasjonsfaktor kan dette bidra mykje på anleggskostnaden. Dette vil i ikkje auke belastninga på den enkelte på byggjeplass, men vil auke oversikta på arbeidssituasjonen og redusere faren for uføresette tillegg. •Bevisstgjering hjå røyrentreprenør. Ettersom kalkulasjonsfaktoren ofte vert grovt estimert, eller fastsett ved samanlikning av andre aktørar, kan ei bevisst-gjering/oppfrisking av oppbygnaden, til røyrentreprenørar, vere av betyding. Dette gjeld småe og mellomstore bedrifter, og vil dermed påverke anleggskostnad til varmeanlegga i småe og middels store yrkesbygg. •Redusert sjukefråvær. Gjennom auka trivsel og fokus på den enkeltes arbeidssituasjon vil dette påverke direkte anleggskostnad gjennom reduserte administrative kostnader. Dette kan for eksempel gjerast ved å fokusere på kompetanse blant dei ansatte og bidra til gode arbeidsholdningar og auka yrkesstoltheit. Gjennom desse tiltaka vil ein etter mine vurderingar kunne bidra til å redusere anleggskostnaden frå "Dagens løysing", i dagens bygg med dagens krav, frå ein berekna kostnad på ca. 400 kr/m2, med 60 % til omlag 150 kr/m2. Dette for løysing tilsvarande den definerte "Forenkla løysing", i tungt kontorbygg av passivhus-standard, med tilpassa løysing til kontorlandskap utan krav til innreiingsfleksibilitet. Med å tilpasse det vassborne anlegget til bygget og brukarens krav, vil ein då på kort sikt kunne auke omfanget av vassborne varmeanlegg som igjen vil kunne bidra til å auke den miljøvennlege varmeleveranse til norske yrkesbygg.