<p>Konstruktion av plastdetalj till värmeväxlarkoncept.</p>

Konstruktion av plastdetalj till värmeväxlarkoncept.

Ventilationsbranschen är i nuläget, som så många andra branscher, i ett utvecklande stadie. Aggregaten optimeras för att visa sin kvalité genom olika klassificeringar inom relevanta områden. Det interna läckaget i aggregaten är ett av dessa områden. För att ventilationsenheterna skall erhålla en sådan klassificering krävs ett bevis där en genomförd läckagetestning har genomförts. Dessa tester görs enligt den Europiska standarden vilket innefattar två metoder. I detta examensarbete har de två metoderna spårgasmätning och trycksättningsmätning studerats genom en litteraturstudie och sedan jämförts. Slutsatser som har konstaterats i rapporten är att spårgasmätningen beskriver luftens väg och läckaget på ett mer trovärdigt sätt då mätningsmetoden genomförs under normala tryckförhållanden. Studenterna har sedan arbetat vidare med att applicera en förenklad metod av spårgasmätning. Litteraturstudien som genomförts har utvidgat förkunskaperna om hur mätningsmetoden genomförs och har därför legat till grund för hur den alternativa mätningsmetoden utvecklats. Den alternativa metodens validitet och reliabilitet har testats genom experiment som redovisas i resultatdelen. Den alternativa metodens funktionssätt bygger på spårgasmetodens teori. Skillnaden mellan de båda är att istället för att tillföra en spårgas i frånluftskanalen, tillsätts en vätska med en avdunstningsyta som ökar upp koncentrationen av VOC. Detta för att gasmängden vid spårgasmätningar ofta är stor vilket utgör en stor kostnadspost. Den valda vätskan är citronkoncentrat då detta innehåller limonen som en VOC-mätare känner av.  Detta medför att företagets egna VOC mätare kunnat användas vilket besparar företaget att köpa in mätutrustning. Slutsatser som åstadkommits från experimenten visar dock att koncentrationen VOC som den valda vätskan avdunstar avtar med längden den transporteras. Detta gör vätskan till oanvändbar för mätningsmetoden. Dock visar den alternativa mätningsmetoden potential att fungera då stabila VOC koncentrationer har åstadkommits från vätskan. Detta innebär att om en vätska med önskvärda egenskaper används kan den alternativa mätningsmetoden ge relevanta resultat.

Massa- och pappersindustrin i Sverige stod för 51 % av den svenska industrisektorns totala energianvändning år 2015. Det gör det extra viktigt för svenska massa- och pappersbruk att dokumentera sin energianvändning med jämna mellanrum för att identifiera var och hur energin används, en så kallad energikartläggning. På så vis kan brister i systemet identifieras och eventuella åtgärder sedan tas fram. Denna studie utfördes på Katrinefors bruk som är placerat i Mariestad och är ett av tre mjukpappersbruk som koncernen Metsä Group har i Sverige. På Katrinefors bruk används både returfibrer och nya träfibrer för att producera mjukpapper i form av bland annat toalett- och hushållspapper. En energikartläggning av Katrinefors bruk utfördes där brukets totala energianvändning år 2015 identifierades genom att analysera Excel dokument som bruket använder för att dokumentera sin energianvändning. Vidare studerades värmeåtervinningen av den våta luften från en av pappersmaskinernas yankeekåpa för att ta reda på om ytterligare energi skulle kunna hämtas ur en av värmeväxlarna för användning i uppvärmningssystemet. Massbalanser över yankeekåpan ställdes upp för att identifiera massflödet av luft och luftens vatteninnehåll. Energi- och massbalanser tillsammans med temperaturmätningar användes för att identifiera energiinnehållet i luften vid olika steg i värmeåtervinningsprocessen. Beräkningar utfördes för hur mycket vatten som skulle krävas för att befukta luften till mättat tillstånd. Det antogs att om luften gjordes mättad på vatten skulle kondensationen öka i efterliggande värmeväxlare och på så vis skulle värmeöverföringen också öka. Energikartläggningen visade att pappersmaskinerna och avsvärtningsanläggningen var brukets stora energianvändare. Energikartläggningen visar också att förbättringar gällande energianvändningen på bruket utförts sedan 2010 med en stadigt minskande energianvändning per ton producerat papper per år. Resultaten från beräkningarna gällande värmeåtervinningen visar att energiinnehållet i luften skulle räcka för att täcka uppvärmningen av samtliga byggnader. Resultaten visar dock också att värmeväxlaren som studerades troligtvis inte är tillräckligt stor utan den skulle behöva kompletteras eller bytas mot en ny värmeväxlare. Åtgärderna framtagna i denna studie skulle fortfarande vara möjliga att implementera utan att komplettera eller byta ut den befintliga värmeväxlaren. Då krävs en fortsatt studie som undersöker värmebehovet byggnad för byggnad för att ta reda på om en del av den totala uppvärmningen skulle kunna täckas av de åtgärder som presenteras i denna studie. / The pulp and paper industry in Sweden accounted for 51% of the Swedish industrial sector's total energy consumption in 2015. This makes it particularly important for the Swedish pulp and paper industries to document their energy on a regular basis to identify where and how energy is used, a so-called energy audit. This allows for the weaknesses in the system to be identified and measures to fix them can then be developed. This study was performed on Katrinefors mill, which is located in Mariestad and is one of three tissue mill that the group Metsä Group has in Sweden. Katrinefors mill uses both recycled fiber and virgin wood fibers to produce tissue paper in the form of toilet paper and paper towels among others. An energy audit on Katrinefors mill was performed where the mill's total energy consumption in 2015 was identified by analyzing Excel documents used by the mill to document their energy usage. The heat recovery system for the wet air from one of the paper machines Yankee hoods was also studied to see if additional energy could be extracted from one of the heat exchangers for use in the heating system. The mass flow of air and water through the Yankee hood was calculated using mass balances. The energy content in the air at different positions in the heat recovery system was established using energy- and mass balance calculations together with dry- and wet bulb temperature measurements. Calculations were performed for the amount of water that would be required to humidify the air to a saturated state. It was assumed that if the air were to be saturated that the heat transfer in the heat exchanger would increase due to a higher rate of condensation. The energy audit showed that the paper machines and deinking plant was the mill's largest energy users. It also showed that the improvements made at the mill since 2010 have led to a steadily declining energy usage per ton of paper produced per year. The results of the calculations regarding the heat recovery shows that the energy content of the air would suffice to cover the heating of all buildings that otherwise would rely on steam. The results show, however, that the heat exchanger studied probably is not big enough and that it would need to be supplemented or replaced by a new heat exchanger. The actions developed in this study could still be possible to implement without supplementing or replacing the existing heat exchanger. This requires a further study investigating the heating requirements for the each building individually to see if a portion of the total heating could be covered by the measures presented in this study.

In the spring of 2014 Sweco Systems AB were commissioned to design a ventilation system for a newly built preschool in Linköping. Terms from the client was that it cost efficiency would cope with the energy demands that are placed on the building. The unit chosen was a cross-flow heat exchanger, and this work is to compare it with two other heat exchangers to see if a more energy and cost efficient could have been chosen. The heat exchangers that was chosen for the comparison was a rotating- and a counterflow heat exchanger. Simulations have been made to the different heat exchangers by the manufacturers. The values from the simulations are then used to make calculations of the heat exchangers use of energy in Joulin. Even a comparison of temperature efficiencies have been made to see how well the heat recycler is working. To get an economic aspect, the calculation of LCC have been made. This work was in addition to the comparison even to find out about the values that came from the simulations to the original unit consists. It turned out that the temperature efficiency shown in these simulations was calculated at a different temperature than the other heat exchangers so it showed a higher percentage than if it had been shown for the same temperature as the other units showed in their simulation. Thus, a calculation of the temperature efficiency for the same temperature in order to make a fair comparison. After studying the different values it was concluded that a rotating heat exchanger should have been chosen instead of the original cross-flow heat exchanger.

Skanska asfalt och betong önskade veta om det är möjligt att tillvarata värmen som följer med rökgaserna vid asfaltstillverkning. Frågeställningen har uppkommit hos ansvariga för produktionen. Kunskapen om rökgasens energiinnehåll har varit begränsad, men insikten och spekulationer om dess energiinnehåll har i många år diskuterats. Då Skanska har som mål att bli det ledande gröna projekt- och byggbolaget ligger det i deras intresse att spara energi, likväl miljö och ekonomi.   Fokus i arbetet har varit att bestämma rökgasens energiinnehåll och hur energin är fördelad i rökgasen. På så sätt kunna välja rätt metod för att återvinna rökgasenergin till att förvärma förbränningsluften och spara energi.     Resultatet är ett program för att beräkna rökgasens energiinnehåll och förslag till metod för att spara energi vid asfaltsverket i Forserum.   Nyckelord   Asfaltstillverkning Energiåtervinning Miljö Rökgas Stökiometri Värmeväxlare Vattenånga / Skanska expressed a wish to investigate if it is possible to reduce the lost of energy that occurs during production of asphalt. Exhaust gas contents a lot of energy. The issue has arisen at responsible for the production. The knowledge about exhaust gas and the distribution of energy has been limited, although energy has been discussed over the years. Skanska has as objective to become a green company and therefore energy saving is of great importance, both for the environment and the economic. I focused on investigate the energy of the exhaust gas and how the energy is divided in the exhaust gas. The purpose was to create basic data for decisions-making for energy recovery.   The efforts resulted in a programme in order to calculate the distribution of energy in the exhaust gas and provide Skanska with some proposal for energy-saving. The report includes two concepts for preheating of the gas mixture.     Keywords: Asphalt Energy-saving Enviroment Exhaust gas Stoichiometric Heatexchanger Aqueous steam

<p>Skanska asfalt och betong önskade veta om det är möjligt att tillvarata värmen som följer med rökgaserna vid asfaltstillverkning. Frågeställningen har uppkommit hos ansvariga för produktionen. Kunskapen om rökgasens energiinnehåll har varit begränsad, men insikten och spekulationer om dess energiinnehåll har i många år diskuterats. Då Skanska har som mål att bli det ledande gröna projekt- och byggbolaget ligger det i deras intresse att spara energi, likväl miljö och ekonomi.</p><p> </p><p>Fokus i arbetet har varit att bestämma rökgasens energiinnehåll och hur energin är fördelad i rökgasen. På så sätt kunna välja rätt metod för att återvinna rökgasenergin till att förvärma förbränningsluften och spara energi.  </p><p> </p><p>Resultatet är ett program för att beräkna rökgasens energiinnehåll och förslag till metod för att spara energi vid asfaltsverket i Forserum.</p><p> </p><p><strong>Nyckelord</strong></p><p><strong> </strong></p><ul><li>Asfaltstillverkning </li><li>Energiåtervinning</li><li>Miljö</li><li>Rökgas</li><li>Stökiometri</li><li>Värmeväxlare</li><li>Vattenånga</li></ul><p> </p> / <p>Skanska expressed a wish to investigate if it is possible to reduce the lost of energy that occurs during production of asphalt. Exhaust gas contents a lot of energy. The issue has arisen at responsible for the production. The knowledge about exhaust gas and the distribution of energy has been limited, although energy has been discussed over the years. Skanska has as objective to become a green company and therefore energy saving is of great importance, both for the environment and the economic. I focused on investigate the energy of the exhaust gas and how the energy is divided in the exhaust gas. The purpose was to create basic data for decisions-making for energy recovery.</p><p> </p><p>The efforts resulted in a programme in order to calculate the distribution of energy in the exhaust gas and provide Skanska with some proposal for energy-saving. The report includes two concepts for preheating of the gas mixture.</p><p> </p><p> </p><p>Keywords:</p><ul><li>Asphalt</li><li>Energy-saving</li><li>Enviroment</li><li>Exhaust gas</li><li>Stoichiometric</li><li>Heatexchanger</li><li>Aqueous steam </li></ul>

Undersökningens syfte är att skapa en kartläggning av Södra Cells alla värmeväxlare för att sedan göra en djupare analys av ett tjugotal viktiga värmeväxlare där teoretiska beräkningar utfördes på värmegenomgångskoefficienten. Sedan valdes fyra värmeväxlare ut för att undersöka varför dessa inte fungerar optimalt. Examensarbetet har utförts i samarbete med Södra Cell i Mörrum som tillverkar pappersmassa och textilmassa. Detta har genomförts genom teoretiska beräkningar och analyser. Alla data som har samlats in har sammanställts och analyserats för att hitta orsakerna till att värmeväxlarna inte fungerar optimalt.

Idag står världen inför stora utmaningar när det kommer till tackla problematiken kring utökade miljöproblem och konsekvenserna som dessa medför. Det mest kritiska problemet på global skala har identifierats som utsläpp av växthusgaser som bidrar till en förstärkt växthuseffekt genom förhöjda medeltemperaturer på jorden. Stor del av utsläpp av växthusgaser är idag kopplat till fossilbaserad elproduktion. Inom EU produceras idag nästan hälften av all el genom förbränning av fossila bränslen så som naturgas och kol. Det är därför av stor vikt denna typ av produktion fasas ut, men också att elanvändningen hos konsumenter minskas. Med bakgrund av förstärkta klimathot och ökad konkurrens så pågår en ständig utveckling inom marknaden för hushållsapparater mot att tillverka mer energieffektiva lösningar. Inom området för utveckling av diskmaskiner på ASKO Appliances AB utreds möjligheterna kring att minska elförbrukningen i sina maskiner. En föreslagen lösning till detta är att komplettera maskinerna med en värmepump för uppvärmning av diskvattnet istället för enbart ett konventionellt elelement. Studier har visat att denna metod för vattenuppvärmning kan minska elförbrukningen upp till 24 %. Lösningen innebär att en kondensor formad som en spole placeras i maskinens bottenbrunn för att avge värme till det förbipasserande diskvattnet. I detta arbete läggs fokus på kondensor-enheten i värmepumpsystemet och dess geometri, med syftet att utvärdera möjligheterna kring förbättrad värmeöverföring till vattnet genom att simulera olika geometrier på kondensorn. I arbetet används programvaran COMSOL Multiphysics för att skapa en 3D-modell över problemet och simulera olika geometrier och förutsättningar. Modellen valideras genom jämförelse med experimentellt framtagna data. Genom flödessimuleringar undersöks komponentens effektavgivning vid förändringar av kondensorns diameter, rördiameter samt ökat avstånd mellan varven (pitch) och antal varv i spolen. Resultat presenterade i denna studie visar att det går att förbättra kondensorns effekt med jämfört med grundutförandet om rördiametern ökas. Ett alternativ innebär att antalet varv på kondensorn behålls enligt grundutförandet och att diametern ökas med 3 mm vilket genererar en effektökning motsvarande 22 %. Ett andra alternativ är att ta bort ett varv på kondensorn och öka diametern med 4,5 mm vilket resulterar i 24 % effektökning. Undersökningen om att öka avstånden mellan varven visar att kondensorns effekt avtar när avstånden blir större. Genom analyser av flödesdistributionen runt om kondensorn har det konstaterats att denna effekt uppstår på grund av utloppets karaktär som ger upphov till stora områden med låga hastigheter i brunnen. Diskussion har förts kring hur detta kan förebyggas och det finns god potential till vidarestudier inom frågan. / Today, the world is faced with major challenges when dealing with environmental problems and their consequences. The most critical issue on a global scale has been identified as greenhouse gas (GHG) emissions that contribute to the enhanced greenhouse effect through elevated average temperatures around the globe. A large part of GHG emissions is linked to fossil-based electricity production. Within the EU, almost half of all electricity is produced by combustion of fossil fuels such as natural gas and coal. It is therefore of great importance that this type of production is phased out, but also that the consumption of electricity by consumers is reduced. In the domestic appliances industry, continuous development towards more energy-efficient solutions has been happening in response to climate change threats and stiff competition in the global marketplace. In the field of dishwasher development, ASKO Appliances AB investigates the possibilities of reducing electricity consumption by their machines. A suggested solution is to supplement the machines with a heat pump for heating the wash water instead of only a conventional electrical element. Studies have shown that this method of water heating can reduce electricity consumption by up to 24%. The solution means that a coil-shaped condenser is placed in the bottom-well of the machine to deliver heat to the bypassed water. In this work, focus is placed on the condenser unit in the heat pump system and its geometry, with the purpose of evaluating the possibilities for improved heat transfer to the water by simulating different geometries on the condenser. In this work, the COMSOL Multiphysics software is used to create a 3D model over the system and simulate different geometries and conditions. The model is validated by comparison with experimental data. Flow simulations evaluates the emitted power of the component when changing the diameter of the condenser, pipe diameter, and increased distance between the turns (pitch) and number of turns in the coil. Results presented in this study show that it is possible to improve the condenser-performance in comparison to the original design, if the pipe diameter is increased. One alternative means that the number of turns on the condenser is maintained according to the original design and the diameter is increased by 3 mm, which generates a 22 % increase of heat transfer rate. A second option is to remove one turn on the condenser and increase the diameter by 4.5 mm, resulting in a 24% increased heat transfer rate. The analysis of increasing the distance between the turns shows that the condenser’s heat transfer decreases as the distances increase. By analyzing the flow distribution around the condenser, it has been found that this effect occurs due to the nature of the outlet, which causes large areas with low velocities around the condenser. Discussion has been made on how this can be prevented and there is good potential to conduct further studies in the matter.

Den genomsnittliga energianvändningen för badhus på 403 kWh/m2 vilket gör denna lokaltyp till den mest energikrävande i Sverige. Detta examensarbete visar att användning av värmeväxlare generar stora energibesparingar vilket minskar den totala kostnaden för vattenuppvärmning i badanläggningar. Genom att samutnyttja olika anläggningars resurser (t.ex kylanläggningar för ishallar) kan värmetillförseln för vattenuppvärmning nästintill vara gratis.