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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ntnu-19028 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Irgens, Stephen Johansen |
| Publisher | Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for energi- og prosessteknikk, Institutt for energi- og prosessteknikk |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Norwegian |
| Detected Language | Norwegian |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0464 seconds