Anders Niemann

Teknologisk Institut

Flowtemadag, Vejen 2012

Agenda

1. Introduktion til Power Plant projektet

2. Teori

3. Målinger og beregninger

4. Resultater

5. Afsluttende bemærkninger

2

Power Plant - Deltagere

3

• [PTB], Physikalisch- Technische Bundesanstalt Berlin, Germany

• [LNE], Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, Trappes Cedex, France

• [BEV], Bundesamt fuer Eich- Und Vermessungswesen, Wien, Austria

• [CMI], Ceský metrologický institut, Prague, Czech Republic

• [MIKES], Mittatekniikan keskus, Espoo, Finland

• [VSL], Van Swinden Laboratory, Delft, The Netherlands

• [NPL], National Physical Laboratory, Teddington, United Kingdom

• [SP], Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Borås, Sweden

• [DTI], Danish Technological Institute, Taastrup, Denmark

Power Plant - Indhold

4

WP1: Temperaturmåling • Modstandstermometer op til 700°C • Kontaktfri måling op til 1500°C

WP2: Måling af thermofysiske størrelser

• Turbineblade overfladetemperatur op til 1500°C • TBC (thermal barrier coatings)

WP3: Flow og varmeenergi

• Udvikle modeller for flowmåleres karakteristik ved høje flow/tryk og temperaturer samt forstyrrede flowprofiler

• Nedbringe usikkerheden fra størrelsesorden 2% til 0,5% WP4: On-site måling af elektrisk energi

• Måling af effekt op til 200 MW ved 100 kV on-site med en usikkerhed på mindre end 0,1%

WP 3 – flowmåling - formål

5

Måle og modellere på 4 forskellige målerprincipper i DN100: • Magnetisk Induktiv (BEV) • Ultralyd (PTB) • Venturi (DTI) • Måleblænde (SP)

Flow testes i prøvebænke 0-300 m³/h temperatur 15-90°C uforstyrret og forstyrret flowprofil, der dokumenteres med LDV Der udvikles diverse matematiske modeller på basis af ovenstående målinger, til ekstrapolation af op til 230 °C Afsluttes med test på fremtidig facilitet hos PTB op til 230 °C

Venturimåler - princip

6

Venturimåler - målinger og beregninger

7

0

0,0000002

0,0000004

0,0000006

0,0000008

0,000001

0,0000012

0,0000014

0,0000016

0,0000018

0,000002

0 100 200 300 400

Vis

cosi

ty [

Pa·

s

Temperature [°C]

Temp. vs. discharge

8

Re vs. Discharge

9

Beregninger - Iterationer

10

Validering af model

11

Temp Output Density Mass flow rate Renolds Num. Predict discharge Predict flow Difference qm [kg/s]

[°C] [Pa] ρ [kg/m3] qm [kg/s] - Cpred qm [kg/s] %

86,75 65795 967,48 52,90 2064676 1,0093 53,18 0,54%

88,00 65465 966,65 52,75 2089170 1,0094 53,03 0,54%

87,15 65464 967,22 52,75 2068939 1,0094 53,04 0,57%

85,22 18012 968,48 27,65 1056719 1,0048 27,72 0,26%

85,76 17989 968,13 27,62 1062697 1,0049 27,70 0,29%

84,67 17967 968,83 27,62 1048648 1,0048 27,69 0,26%

81,73 4711 970,71 14,10 517452 1,0024 14,16 0,38%

82,26 4680 970,38 14,06 519046 1,0025 14,11 0,37%

82,73 4639 970,08 14,00 519630 1,0025 14,04 0,35%

83,31 1183 969,71 6,95 263935 1,0013 7,08 1,94%

82,84 1181 970,01 6,94 262173 1,0013 7,08 1,96%

82,72 1180 970,09 6,95 261690 1,0013 7,07 1,81%

82,80 348 970,04 3,63 142101 1,0008 3,84 5,73%

82,37 347 970,31 3,63 141235 1,0008 3,83 5,61%

82,40 346 970,29 3,63 141204 1,0008 3,83 5,62%

Swirl-generator

12

• Simulerer den værst-tænkelige situation med 2 bøjninger ud af plan

Resultater med flowforstyrrelse

13

Laser doppler velocimetry

• Laserteknik til at bestemme flowhastigheden i et punkt af et fluid (luft/væske)

14

Flow profil - Uden svirvel

15

-50

-37,5

-27,5

-17,5

-7,5

2,5

12,5

22,5

32,5 42,5

1,5

2

2,5

3

3,5

-50

-37,5

-25

-12,5

0

12,5

25

37,5

50

3-3,5

2,5-3

2-2,5

1,5-2

Flow profil - med svirvel

16 -50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40 50

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

-50

-35

-20

-5

10

25

40

5,5-6

5-5,5

4,5-5

4-4,5

3,5-4

3-3,5

Tak for opmærksomheden

17