INNHOLDSFORTEGNELSE Side 1 BAKGRUNN KLIPPFISKTØRKING Tunnelen Tørkevogner Varmepumpesystem...

Transkript

1

2

3 2 INNHOLDSFORTEGNELSE Side 1 BAKGRUNN KLIPPFISKTØRKING Tunnelen Tørkevogner Varmepumpesystem MATERIALER OG METODER RÅSTOFF OG LASTING I TUNNEL Måling av vanninnhold Måling av fiskens geometri og vekt TUNNEL OG LUFTSYSTEM Trykkfall i systemet Luftmengde Relativ fuktighet og temperatur Vannfjerning Luftstrøm og trykktap over hver brettstabel (vogn) Varmepumpe og energibruk Avvanningskapasitet for tørka UTSTYR Trykk Temperatur Luftmengde Relativ fuktighet Vekt Spenning/Strømmåler Målerigg RESULTATER OG DISKUSJON MÅLING AV VANNINNHOLD MÅLING AV VEKT OG GEOMETRI AV SALTFISK BEREGNING AV MENGDE RÅSTOFF I TUNNEL FALSKLUFT LUFTHASTIGHER OG SIRKULERT LUFTMENGDE TRYKKFORHOLD I TUNNELEN LUFTTILSTANDER UNDER FORSØKENE Lufttemperatur og luftfuktighet i tunnelen MENGDE KONDENSERT VANN FRA FORDAMPER TEMPERATUR OG LUFTFUKTIGHET I TILSTØTENDE LOKALER ENERGIFORBRUK ENERGIEFFEKTIVITETEN FOR KLIPPFISKTØRKA KONKLUSJONER OG ANBEFALINGER TUNNEL OG LUFTSIRLKULASJON LUFTTILSTAND OG AVVANNINGSKAPASITET ENERGIEFFEKTIVITET TILTAK...21

4 3 1 BAKGRUNN 1.1 KLIPPFISKTØRKING Med bakgrunn i resultater fra tidligere tørkeforsøk var det ønskelig å se på muligheten for utnyttelse av kompressorvarmen fra langblåst tørke som varmekilde i en eventuell lager- /ettertørke. Målsetningen for prosjektet var å bestemme driftsforhold og effektivitet ved et utvalgt klippfiskanlegg, og videre skaffe mer sikre data for ytelse for beregning for senere vurdering av planlagt utbygging av ettertørke/-lager Tunnelen Etter besøk ved bedrift N i juni 2008 ble det diskutert muligheter for å bygge en ekstra tunnel ved siden av den eksisterende tunnelen, der overskuddsenergien fra eksisterende anlegg skulle utnyttes. I vedlegg 1 og 2 finnes tegninger av anlegget slik det er i dag, samt en skisse av tunnelmål. Utforming og oppbygging av tunnel er ellers tradisjonell med bruk i hovedsak av trevirke. Dette gjelder også tørkevogner med brett Tørkevogner Vanlig størrelse på tørkevogner er 1,0 m x 1,5 m (L x B) og høyde 2,1 m. Bredden av tunnelen er 3,59 m, der 3 vogner i bredden på 3,0 m gir 0,59 m falskluft kanal mellom vegger og vogner. 18 vogner i lengden uten avstand gir 27 m, med maksimalt plass til 54 vogner. Det ble oppgitt at 57 vogner kunne bli satt inn, noe som da gir en lengde ut over mesanin-taket i tunnelen Varmepumpesystem Energianlegget er levert av Nordvest Miljø AS. Rørskjema med komponentoversikt er vedlagt i Vedlegg 3. Rørskjemaet er oversiktelig tegnet og med stykkliste over komponentene. Detaljerte data er ikke oppgitt, men verdier er gitt av leverandør (L); Kuldemedium: Opprinnelig og trolig fortsatt R 22. (Mediet er under utfasing) Kompressor: BOCK F16/2051, ytelse ved driftsforholdene ca kw El. motor oppgitt til 45 kw Fordamper: Ingen data gitt, men iht. skjema synes det å være to atskilte fordampere (standard luftkjølere). Er utstyrt med to ekspansjonsventiler ALCO TERE 22Hw med magnetventiler. Dette er trolig for å oppnå tilpassing til strømningstverrsnittet. Kondensatorer: - Hovedkondensator i tunnel: Ingen ytelsesdata gitt. Motorstyrt hovedventil som er satt med trykk like under 15 bar. Dette tilsvarer ca. 40 ºC. - Hjelpekondensator 1: Går til oppvarming inne. Magnetventil stenger denne når det ikke er behov for oppvarming. Har trykkstyrt hovedventil fra Danfoss. - Hjelpekondensator 2: Utekondensator med 3 vifter styrt av pressostater samt trykkstyrt hovedventil fra Danfoss. Data må innhentes for å se om den kan brukes i ettertørke. Styring: Det er en stor utfordring å styre anlegget med tre kondensatorer i parallell mot en beholder. Disse må fylles opp med væske til likt trykk, og i praksis gir dette et ustabilt system som raper dvs. tømmes syklisk ved overtrykk.

5 4 2 MATERIALER OG METODER 2.1 RÅSTOFF OG LASTING I TUNNEL Målingene foregikk i perioden september (uke 39) Værforholdene i perioden var relativt likt med temperaturer i området ºC, lettskyet til skyet og lite vind. Ved ankomst anlegget ca. kl.10 var tørka satt i drift etter stopp over helga, noe som er vanlig ifg. formannen. Tørr/nesten tørr fisk var tatt ut av tørketunnelen og plassert i pakkehallen for ettertørking. Fisken som skulle inn i tørka i løpet av eksperimentet var ryggsei, og i løpet av formiddagen ble 15 vogner fylt opp og satt klar for innlasting. Vanlig settes inn vogner per dag og normalt er innlastingen ferdig rundt kl. 14. Tidsforbruk til legging (2 personer) varierer noe med fiskestørrelsen. I måleperioden ble det i hovedsak benyttet klosser på 55 mm og stabling med 19 og 20 brett. Fisken var godt avlagret saltet sei med midlere vekt på 1 kg. Midlere fiskevekt på brett var 17,7 kg Måling av vanninnhold All sei som ble tørket i måleperioden var innkjøpt ferdig saltet fra Nord-Norge og kom på paller med salt mellom lagene. Fisken er godt avlagret (saltmoden) og for kontroll av vanninnhold ble 3 fisk fra topp og 3 fisk fra bunn av pall tatt med for måling av vanninnhold ved Avvanningslaboratoriet hos SINTEF. Det ble gjort 3 parallelle måling av hver fisk Måling av fiskens geometri og vekt For å få bedre kunnskap om mengde fisk som legges på brett og vogner ble 10 brett veid på anleggets pallvekt. Under veieprosedyren ble også antall fisk på hvert brett telt for beregning av midlere vekt. L max L tykk B max B min Figur 1 Skisse av form og hovedmål for saltfisk før tørking I tillegg ble 5 tilfeldig fisk veid og målt geometrisk som vist i Figur 1.

6 5 2.2 TUNNEL OG LUFTSYSTEM Målingene og aktiviteten har som hovedmålsetninger å bestemme driftsforhold og effektivitet i dagens anlegg hos bedrift N. Videre er det viktig å skaffe mer sikre data for ytelse for beregning og vurdering av planlagt utbygging av eventuell ettertørke /-lager Trykkfall i systemet Tunnelen har én stor vifte som er plassert oppe på mesanin-taket, midtpå i lengderetningen. Luft suges gjennom fordamper og kondensator. Trykkfallet i tunnelen vil være rimelig konstant og vil kunne måles i perioder med rimelig konstante driftsforhold og lukkede dører i tunnelen. Trykkmålingene ble foretatt vha vannsøyle og plastslanger mellom de aktuelle målestedene. I forkant av målingene var et tau dratt gjennom tørka slik av slangen enkelt kunne trekkes gjennom alle reolene i tunnelen. Trykkfallet ble målt gjennom tunnel (ΔP t ), over vifte (ΔP v ) og over fordamper (ΔP f ). Trykkfall vifte er gitt av trykkfall i reolene + trykkfall fordamper/kondensator Luftmengde For å få sikre målinger ble det målt på 3 steder i systemet. Total luftmengde ble målt fra luftkanaltverrsnitt (F lk ) og hastighet etter vifte (i god avstand/ved utløp), i tunnel og mellom fordamper og kondensator. Falskluft i kanaler mot vegger, tak, gulv om mellom vogner og tverrsnitt ble målt og luftmengder beregnet. Lufthastighet mellom brett og over fisk ble registrert Relativ fuktighet og temperatur Temperatur og fuktighet i vognene ble målt med trådløs måler og temperaturloggere som ble lagt på brett/vogn. Loggerne fulgte med fisken gjennom hele tørkeprosessen. Målere ble plassert i luftutgang hvor det er mye falskluft for å registrere fuktigheten som opptas i denne lufta sammenlignet med luft som går gjennom vognene. Ved å plassere en logger under mesanin ved luftutløp var målet å registrere tilstand og dermed en lav utnyttelse (vannopptak) av luft som passerer over fisken. En logger ble plassert inne i en vogn mellom to brett ca. midt i midterste vogn i tunneltverrsnittet og uten kontakt med fisk. Målet var å registrere tilstanden inne i vognene under tørkeperioden gjennom tunnelen, som ble 3 døgn Vannfjerning Utvalgte fisk på vogner med loggere ble veid før tørking. I tillegg ble utvalgte brett, og brett med fisk veid for estimat av total fiskevekt. Inn- og uttak av vogner ble registrert under måleperioden. Vann som fjernes fra fisken under tørking vil kondenseres kontinuerlig på fordamper. Mengde vann som fjernes fra fisken under tørking kan måles ved utløp fra drypp-panne under fordamper. Vannmengden i drypp panne ble målt periodisk Luftstrøm og trykktap over hver brettstabel (vogn) I tillegg til å måle lufthastighet bør en sikre data ved å måle trykkfall over reolene. Slike verdier er viktig for simulering og beregning av luft som opptar vann under tørking. For å få sikre data må en måle trykktap og luftmengde i en rigg med et visst antall brett og en vifte med variabelt luftvolum. Lufthastigheter/mengder ble målt i en eget bygd pilottunnel med frekvensstyrt vifte.

7 Varmepumpe og energibruk Driftsdata som energibruk, trykk og temperaturer i anlegget, samt svingninger i disse over driftssyklusen, er viktige parametere. Det var ønskelig å fastsette nøyaktig fordampingstemperatur og temperaturforskjeller i fordampersystemet i anlegget. Fordamperne har to selvstendige ekspansjonsventiler som styrer væsketilførselen til seksjonene og felles sugetrykk. Temperaturen ble målt i inngående væske, samt på hver av fordamperkretsene på rørbøylene omtrent midt på fordamperforløpet. Trykkforhold og trykktap på kondensatorsiden og kartlegging av stabilitet på valgte styre- og reguleringssystem er viktig faktorer i forbindelse med energibruk i anlegget. Anlegget har tre kondensatorer, men kondensatoren for oppvarming inne er lite i bruk og ble stengt av under målingene. I trykkledningen fra kompressor til hovedkondensator er det satt inn en motorstyrt ventil for struping og derved reduksjon av ytelsen. Denne styres av ønsket inngående temperatur på tunnelluften. I trykkledningen til hjelpekondensator er det satt inn en hovedventil styrt av pilot jevntrykksventil med fast innstilling som vil gi et relativt konstant trykk for kompressoren uansett varmebehov i tunnelen. Trykket reguleres ved inn- og utkobling av vifter. Anlegget har i følge rørskjema receiverkraner foran og etter jevntrykk- og motorventil. Dette gir mulighet for registrering av trykk ved innsetting av manometer, men dette er ikke gjort per i dag. Alternativt (og som ekstra måling) kan temperaturen ved utløp av kondensatorene måles. Trolig vil valgt styring gi ujevnt trykk i de to kondensatorer. Ujevn kondensatortrykk skyldes sykliske svingninger ved oppfylling av væske i tunnelkondensator inntil trykket stiger over hjelpekondensator og den tømmes. Energiforbruket i et tørkeanlegg bestemmes i stor grad ut fra belastning av vifter og kompressor. Aggregatet er utstyrt med manometer for suge- og leveringstrykk som trolig er rimelig nøyaktig. Videre forutsettes målt fordampertemperatur og kondensator trykk og temperatur. Kompressoren er ustyrt med ytelsesregulering ved løfting av sugeventiler og kontrolleres for eksempel med en indikator for ventilstrøm. Indikatoren var ikke i bruk ved målingene. El. motor har angitt ytelse på kw. Ytelsen antas å være relativ konstant siden en ikke har ytelsesregulering. Tørketunnelen har en vifte som arbeider med rimelig jevn belastning. Hovedtrykkfallet er over fordamper og kondensator. Denne regnes som nær konstant. Hjelpekondensator har tre vifter som styres individuelt, og gir jevn belastning med gitt vifteantall i drift. Måling og registrering av spenning på kompressor og hovedvifte ble regelmessig avlest Avvanningskapasitet for tørka Tørkekapasiteten eller mengden vann som tørka fjerner fra fisken er en helt sentral faktor for vurdering av anlegget. I en slik tunnel er det flere muligheter for måling av denne: 1. Veiing av all fisk som går inn og ut av tørka. Dette er en svært omfattende oppgave og må gjøres over lang tid siden fisken er i tørka i 3 til 5-6 døgn avhengig av fisk. Var ikke mulig i en så kort måleperiode. 2. Måling av kondensert vann på fordamper.

8 7 Siden tørka har et lukket luftsystem blir alt vann som fjernes kondensert på fordamper og må føres ut fra dryppanna under fordamper. Krever ankomst til avløpsrør og at dryppanna er laget slik av en får rimelig jevn drenering. 3. Ut fra målt lufttilstand inn og ut av varepumpesystem og luftsirkulasjon. Ut fra målet temperatur og luftfuktighet i tørka kan luftens vanninnhold bestemmes fra Mollier-diagrammet og med målt luftmengde beregnes fjernet vann. 2.3 UTSTYR Trykk Tradisjonelt U-rørsmanometer med skala og plastslange Temperatur Temperaturlogger ibutton med 8KB Datalog Memory fra Maxim Integrated Products, Inc., (Sunnyvale, CA, USA). Nøyaktighet på ±0.5 C fra -10 C til +65 C (DS1922L) Luftmengde Flowmeter av type propeller. Lang arm, og måler lufthastigheter ned mot 0,5 m/s. Hetetråd anemometer av type TSI 8388 VelociCalc Plus fra TSI Inc. (USA), som måler lufthastigheter også under 0,5 m/s Relativ fuktighet Tinytag Plus (IP 68). Logger temperatur mellom -25 og +85 C og relativ fuktighet mellom 0 og 100 % RH. Tinytag Plus lages av Gemini Data Loggers (UK) Ltd Vekt Justerte vekter på anlegget Pallvekt på anlegg Spenning/Strømmåler Clamp on Power HiTester /21 fra HIOKI E.E. Corporation (Cranbury, USA) Målerigg For å bestemme trykktap avhengig av lufthastighet gjennom tørkebrett med pålagt fisk ble en ombygd innfrysningsrigg fra SINTEF Energiforskning AS benyttet. Arrangementet er vist i Figur 2.

9 8 (a) (b) Figur 2 Arrangement og måleopplegg for lufthastighet og trykkfall over brett med fisk Kammermålene for riggen er (B x H x L): 1,35 m x 1,26 m x 1,35 m (+ kon til vifte: 0,35 m) Vifte diameter ca 0,7 m. Forutsatt redusert tverrsnitt til 1,0 m x 0,9 m eller 0,9 m 2, med 1,35 m/s er ønsket luftmengde i størrelsesorden 1,2 m 3 /s eller m 3 /time. Volumet kan varieres kontinuerlig med frekvensstyring av vifta. Brettstabelen er 0,9 m høy og ble plassert inn i tunnel med god avstand til vifte for å sikre jevn luftstrøm.

10 9 3 RESULTATER OG DISKUSJON 3.1 MÅLING AV VANNINNHOLD Tabell 1 viser resultatet av målinger av vanninnhold av saltfisk fra topp og bunn av pall før tørking. Tabell 1 Resultatet av måling av vanninnhold Utvalgt fisk Vanninnhold våt basis, W [%] n=3 Topp av pall 54,36 ± 0,22 Bunn av pall 54,37 ± 0,09 Resultatet viser liten variasjon i vanninnhold i fisk som har ligget i bunn av pall sammenliknet med fisk fra topp av pall. Målingene tyder også på at fisken er godt avlagret før tørking (lavt vanninnhold). 3.2 MÅLING AV VEKT OG GEOMETRI AV SALTFISK Tabell 2 viser tallene for måling av vekt og form av saltfisk før tørking. Tabell 2 Vekt og form av saltfisk til tørking under målingene. n=5 Fisk Vekt Nr. [kg] L tot L tykk B max B min H max Areal Rel. Areal [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [m 2 ] [ m 2 /kg ] 1 0, ,0522 0, , ,0795 0, , ,108 0, , ,096 0, , ,074 0,06 Middel 1, ,082 0,074 Tabell 3 viser akkumulert vekt og antall fisk per brett før tørking.

11 10 Tabell 3 Akkumulert vekt og antall fisk pr. brett Akkumulert Tomt brett Kg fisk Antall fisk Snittvekt Brett nr vekt (kg) vekt (kg) per brett per brett fisk (kg) ,5 17,5 18 0, ,5 6,5 20,0 25 0, ,5 18,0 18 1, ,5 6,5 17,0 19 0, ,5 17,0 17 1, ,5 17,5 18 0, ,5 19,5 19 1, ,5 16,5 16 1, ,5 17,5 17 1, ,5 16,5 17 0,97 Snittverdier 17,7 18,4 0, BEREGNING AV MENGDE RÅSTOFF I TUNNEL Mange paller har færre enn 20 brett i høyden. Dette skyldes trolig at det er vanskelig og tungt å løfte de siste brettene opp på vognen. Antas 20 brett per vogn, vil dette utgjøre 350 kg fisk per vogn under forsøkene. Med innsetting av 20 vogner per dag vil dette gi en kapasitet på omtrent 7 tonn råstoff. Det er normalt brett per vogn avhenging av klossehøyden. Klossene brukes om hverandre i reolene. Høyde på ett brett er 10 cm. 20 brett skulle da gi 2,0 m + hjul/ramme (målt til 12,5+9,5 = 22 cm) totalt 2,22 m. Ved bruk av 19 brett blir høyden 2,07 m med 7 cm brettklosser. Med en blanding av 5 og 7 cm brettklosser vil antall brett per reol variere, og dermed blir totalt areal for brett i tunnelen teoretisk satt. Det ble oppgitt at fylling av saltfisk er mellom kg per vogn avhengig av størrelse, dvs kg/brett. Målingene viste (se Tabell 3) at snittvekt på brettene under forsøket var 17,7 kg. Med 20 brett gir dette 350 kg. Tørking fra 57 % vann i råstoffet til 47 % i sluttproduktet (279 g pr. kg) gir en beregnet vektreduksjon til 81,1 % av saltfisk vekten. 3.4 FALSKLUFT Som nevnt i avsnitt er den effektive utnyttelsen av tunneltverrsnittet på 75 %. Det viser seg vanskelig å stable brettene nøyaktig vertikalt, se Figur 5. Dette fører til at en ikke får sammenhengende kanaler mellom vognene i lengderetning. Som vist i Figur 5 får en betydelige kanaler over, og til dels under vognene, samt langs veggene. Disse luftstrømmene tar ikke opp vann i betydelig grad og betegnes derfor falskluft. Under forsøkene utgjorde disse kanalene henholdsvis ca. 0,65 m 2 og ca. 0,47 m 2 over og under vognene, samt 0,74 m 2 mellom vognene.

12 11 Figur 5 Bilde av vogner og plassering ved luftutløp under målingene. 3.5 LUFTHASTIGHER OG SIRKULERT LUFTMENGDE Måling av lufthastigheter og luftmengder i industrielle tunneler er oftest vanskelig på grunn av at strømningen påvirkes av blant annet innlastingen av varer, utformingen av kanaler og spesielt snuinger/avbøying av strømningens retning. Det er derfor viktig å måle flere steder for å finne variasjonene i hastighet for å beregne volumstrømmen. Målingene er gjennomført i en periode med 45 reoler i tunnelen og uten endring av vareplasseringen som vist i Figur 6. Som det går fram er hastighetsvariasjonene over tverrsnittet betydelige, (Figur 6). Et overslag over totalt luftvolum basert på resultatet indikerer strømning på m 3 /time. Figur 6c) viser målinger over mesanin på våt side (etter produkt, før fordamper). Målingene viser som forventet ujevn lufthastighet og skyldes trolig 180 grader vending av luften over mesanin. Midlere målt lufthastighet var 2,66 m/s i tverrsnittet som gir en luftmengde i størrelsesorden m 3 /time. Gjennom en luke i tunnelveggen var det tilgang til mellomrommet mellom fordamper og kondensator hvor trykkfallet i komponentene ble forutsatt å gi en jevn og retningsstabil hastighet. Figur 6d) viser målingene over mesanin mellom fordamper og kondensator hvor midlere hastighet var 2,19 m/s i tverrsnittet, og beregnet luftmengde var m 3 /time. Dette er noe over estimert verdi på m 3 /time fra vifteleverandøren. Spesifikk vekt av luft er 1,19 kg/m 3, og gir en sirkulert mengde luft på kg/time.

13 12 Reoler Målelinje 2 m Kant mesanin Port a. b. c. Figur 6 Lufthastighetsmålinger på 3 forskjellige steder i tørka. a) Viser målinger i selve tunnel ved våt ende mellom varer og kant mesanin hvor luften går opp som vist i b), c) og d) viser målinger i luftkanal over mesanin henholdsvis i kanal før vifte og mellom fordamper og kondensator. d. 20 cm 15 cm 19 cm 4,1 m/s 4,7 m/s 4,5 m/s 2,9 m/s 2,1 m/s 2,0 m/s 2,3 m/s 3-5 cm cm 3-10 cm 6-8 cm 2,6 m/s 2,1 m/s 1,9 m/s 2,1 m/s cm 2,3 m/s 2,0 m/s 2,4 m/s Figur 7 Målt lufthastighet i falskluftkanalene over, under og mellom vogner.

14 13 Et overslag ut fra målingene vist i Figur 7 viser at luftmengden i kanalene over og under vognene utgjør ca m 3 /time mens mellom vognene er ca m 3 /time, totalt ca m 3 /time eller ca. over 50 % av total luftmengde. Videre ble lufthastigheten i utløp mellom brettene i midterste vogn i siste vognrekke ved luftutløp av tunnel (våt ende) målt som vist i Figur 8. Midlere lufthastighet er beregnet til 1,57 m 3 /s og forutsatt at dette er midlere hastighet for alle tre vogner med 20 brett i tunneltverrsnittet vil volumet gjennom brettene være m 3 /time. Total luftmengde vil da være m 3 /time som er svært nær det som ble målt mellom fordamper og kondensator, og gjennomsnitt av 3 målinger. Figur 8 Målte lufthastigheter i utløp mellom brettene i midterste vogn i siste vognrekke ved luftutløp av tunnel (våt ende) 3.6 TRYKKFORHOLD I TUNNELEN Tunnelen er en lukket luftkrets med hovedtrykkfall trolig over fordamper og kondensator. Skyvedører for innsetting og uttak av vogner som periodisk er åpen mot lokalet vil gi trykkutjevning mot dette. Måling med et vertikalt vannfylt u-rør viste et trykkfall på ca. 10 mm

15 14 vannsøyle (VS) over de 15 vognrekkene. Hovedårsaken til det lave trykkfallet er trolig at hoveddelen av lufta går utenom vognene i kanalene som vist i avsnitt Front Innløp Pow er (Front) Pow er (Innløp) Trykktap (mm VS) Lufthastighet (m/s) Figur 9 Målt trykkfall avhengig av lufthastighet over hver vogn. Brettykkelse: 30 mm; Klosshøyde: 50mm, sei: midl. vekt: 1,0 kg og ca. 17,7 kg/brett. Figur 9 viser lufthastigheter avhengig av trykkfall hvor trykktapet over hver vogn er målt med et vannfylt U-rør. Luftmengden ble variert med frekvensstyring av vifta og lufthastighetene målt i kanal foran brett og i mellomrom mellom brettene (19 vogner i lengderetning x 2,5 mmmvs (2.0 m/s) gir 48 mmvs). Målingene av luftstrøm gjennom vognene viser at trykkfallet vil bli høyt om all luft skulle presses mellom brettene. Det er usikkert om den installerte viften i tunnelen klarer å levere så høyt trykk og dermed gi luftsirkulasjon. Det kan hende en må akseptere noe falskluft for at varmepumpen skal kunne fungere. 3.7 LUFTTILSTANDER UNDER FORSØKENE Lufttemperatur og luftfuktighet i tunnelen Måling av temperatur og relativ fuktighet inne i tunnelen er vist i henholdsvis Figur 10 og 11. Ut fra anleggsoppbygging og den måten anlegget styres på, var det forventet svingninger i trykket på kondensatorsiden. Et relativt konstant overtrykk på 15 bar (dvs. 16 bar absolutt trykk) tilsvarende en kondenseringstemperatur på 33,4 ºC ble målt i hovedkondensatoren ved hjelp av manometer. Trykket etter motorventilen svingte rimelig syklisk mellom 13 bar abs. (34 ºC) til ca. 16,1 bar abs. (42,0 ºC) på 4 minutt for derfra i løpet av ett minutt å falle til utgangspunktet. Dette er relativt raske svingninger som også vises på lufttemperaturen etter vifte (Figur 11) og på medium ut av kondensator.

16 15 Kurvene viser en rimelig syklisk langtidssvingning i temperatur som ikke er lett å se årsaken til. Trolig skyldes dette ufullstendig tømming av kondensator i de korte svingningene og oppbygging av væske som etter lange perioder tømmer systemet fullstendig og skaper betydelig økt effektivitet av kondensatoren (oppbygging til ºC og raskt fall til 23 ºC). Svingningen forplanter seg til øvrige tilstander i tunnelen som fremstår nokså ustabil. 27 Temp (C) Innluft etter vifte Utluft over mesanin I reol gjennom tunnel Utluft under mesanin Tid (timer) Figur 10 Temperaturforløp i tørketunnel. (Tid 0 er :40) % RH Tid (timer) Innluft etter vifte Utluft over mesanin I reol gjennom tunnel Utluft under mesanin Figur 11 Relativ fuktighet i tørketunnel. (Tid 0 er :40) Målingene dokumenterer svært godt viktigheten av plasseringen av vognene, avstand mellom brettene og falskluftkanalene over/under og mellom vognene. En sammenholding av temperaturene i hovedkretsene inn (over mesanin) og ut (etter vifte) fra varmepumpa med temperatur og fuktighet i en av hovedkanalene for falskluft (under mesanin) viser klart: 1. Temperaturen av falsklufta følger nært temperaturen inn i tunnelen og har nesten ikke endret seg. Temperaturen i vogna etter ett døgn er ved enden av tunnel rimelig representativ for lufta som har gått gjennom vognene. Innluft på fordamper er en blanding av de to luftmengdene og

17 16 ligger omtrent midt mellom. Dette stemmer med tidligere overslag som antyder 50 % falskluft. 2. Tilsvarende har fuktigheten i falskluft nesten ikke steget mens luftfuktighet inne i vognene tilsvarer fuktighet over saltfisken. Også her ligger relativ fuktighet i blandingen omtrent midt mellom tilstandene ut. 3. Målingen av temperatur og fuktighet mellom to brett inne i en vogn viser klart at det går for lite luft gjennom vognene. Dette medfører at tørkepotensialet, i alle fall i halve tørketiden, er svært liten og gir lite tørking i den perioden tørkinga skal være raskest. Figurene 10 og 11 viser et sprang i tilstanden for lufta under mesanin mellom ca timer etter oppstart av forsøket. Dette kan trolig forklares ut fra åpne dører ved både våt og tørr ende av tunnel slik at den tørre lufta ble blåst inn i arbeidsområdet og luft derfra suget inn. 3.8 MENGDE KONDENSERT VANN FRA FORDAMPER Måling av vannavløp fra fordampersystemet er det klart enkleste og sikreste måten for måling av fjernet vann. Ved anlegget hadde en svært god tilgang til avløpet og liten mulighet for vanntap. Målingene ble utfort periodisk ved oppsamling og veiing og resultatene er vist i Tabell 3. De fleste målingene er utført på dagtid hvor fisk settes inn kontinuerlig. Målingene under disse forhold viste svært jevn vannstrøm. Målinger gjort etter arbeidstid gir imidlertid noe lavere verdier og ut fra fuktighetsmålingene om natta ser en at avfuktningen avtar. Tabell 3 viser en vannfjerning på rundt 1,0 liter per time i første periode etter innsetting, og at denne avtar til 0,8 l per time i tunnelen. Belastning under målingene varierte noe på dagtid, men var om kveld/natt 52 reoler, dvs. 52 reoler x 19 brett x 17,7 kg fisk per brett = kg. Tabell 3 Målt vannmengde/tørkekapasitet under forsøkene Vannmengde kondensert fra fordamper Dato Tid fra Tid til Antall min Kg Vann l/min Kommentar ,5 1,02 Fylling kl (12 vogner) , ,91 Fylte etter 3 vogner omkring kl ,5 0, , ,80 Dør åpen - tømming ,75 Fylling fra kl Kontinuerlige måling av temperatur og fuktighet i tunnelen viser en middeltemperatur på 24 ºC og fuktighet etter vifte/inn i tunnel på 42 % til 43 % RH. Beregning av avvanning ut fra målt sirkulert luftmengde på 50 kg luft/time og lufttilstander fra loggerne gir med bruk av h-x diagram i CoolPack programmet (se Tabell 4):

18 17 Tabell 4 Etter innlasting dag 1 (0-4t) Før tømming dag 2 Temperatur [ºC] RH [%] x [kg vann/kg luft Entalpi, h [kj/kg luft] Δx [kg vann/kg luft] Vann fjernet, G [liter/min] inn ut inn ut inn ut inn ut , , ,86 47,7 0, , , , ,7 44,0 0, ,0 Det er flere usikkerheter som knytter ser til denne beregning fordi måling av luftmengden er vanskelig og varierer avhengig av mengde. Samtidig er det store svingninger spesielt i temperatur, men også fuktighet påvirker resultatet. Det er imidlertid svært sammenfallende resultater når det gjelder målt vannmengde og beregnet vannmengde. I begge måleperioder er luftas entalpi inn og ut ganske lik og følger teorien om h = konstant. Kontinuerlig måling av fuktighet de 20 første timene viser en tilnærmet lineært fall i tørkepotensialet. Tørkingen faller lineært fra 1,0 l/min til 0,75 l/min i den stabile driftsperioden med stengt tunnel og med en midlere avfukting på ca. 0,88 l/min. Saltfisken til tørking var godt avlagret med vanninnhold på ca. 54,4 %. Forutsatt tørking til 47 % vann vil dette kreve fjerning av 140 kg vann/tonn saltfisk. Dette gir 860 kg ferdig vare og en vannfjærning på 160/860 = 163kg vann/tonn klippfisk. Ut fra målingene vil derfor kapasiteten for ferdig tørka fisk på 20 timer effektiv drift være omtrent 1050 kg vann fjernet tilsvarende 1050/163 = 6,44 tonn klippfisk. At anlegget i 4 timer hadde lite effektiv drift på grunn av åpne dører skyldes i stor grad målingene. 3.9 TEMPERATUR OG LUFTFUKTIGHET I TILSTØTENDE LOKALER Resultatene av måling av temperatur og relativ fuktighet i tilstøtende lokaler er gitt i Figur 13. og viser at temperaturen var relativt stabil (rundt 20ºC) med litt reduksjon over natta. Luftfuktigheten varierte over døgnet mellom 60 og 65 % som er godt under likevektsfuktigheten for saltfisk (76 %). Som forventet var luftfuktigheten høyest ved pålegging / innlastingsområdet nær hovedporten.

19 18 Temp / RH Tid (timer) Temp over port tørr side tunnel RH over port tørr side tunnel Temp ved port våt side tunnel RH ved port våt side tunnel Temp ved pakkelinje RH ved pakkelinje Figur 13 Temperatur og relativ fuktighet i arbeidslokalet (Tid 0 er: :00) 3.10 ENERGIFORBRUK Hovedforbruket av energi ved tørking er knytet til varmepumpe kompressoren og luftsirkulasjonsvifta for tunnelen. I tillegg har anlegget en utekondensator med 3 vifter og driften av disse styres av kondensatortrykket for varmepumpa. Under målingene gikk en av disse kontinuerlig, mens en innekondensator for oppvarming var satt ut av funksjon. Ved innkobling av måleren var tilgang til strømforsyning for utevifte lite tilgjengelig. Ut fra viftemotorens data er dette forbruket målt til 0,600 kw og 2,65 A. De øvrige målinger er vist i Tabell 5. Effektforbruket til hovedvifta var svært stabil med gjennomsnitt på 6,03 kw. Dette skyldes at hovedtrykkfallet og derved belastningen på motor er over fordamper og kondensator. Variasjon i trykkforskjell over vifta er knyttet til variasjonen av antall vognrekker i tunnelen. Målingene av dette viste som nevnt et lavt trykkfall på grunn av falskluft mellom reolene. Tabell 5 Effektforbruk på komponenter i kuldekretsen. Effektmåling av kompressor Dato kl U (V) I (A) P (kw) Q (kvar) S (kva) PF Cosϕ ,5 155,3 35,1 21,1 40,9 0, ,0 149,5 34,0 20,4 39,7 0, ,1 144,4 33,0 20,0 38,6 0, ,0 148,5 33,8 20,4 39,5 0, ,2 140,4 31,5 19,0 36,8 0, ,3 146,0 32,9 19,8 38,4 0, ,1 148,2 33,5 20,1 39,1 0, ,1 150,8 34,2 20,5 39,9 0, ,1 150,6 33,9 20,2 39,5 0, ,5 149,2 33,5 20,0 39,0 0,8583 Snittverdier 228,6 148,3 33,5 20,2 39,1 0,8574

20 19 Effektmåling på hovedvifte Dato kl U (V) I (A) P (kw) Q (kvar) S (kva) PF Cosϕ ,4 27,3 6,16 3,78 7,22 0, ,8 26,1 5,97 3,48 6,91 0, ,1 26,3 6,06 3,54 7,01 0, ,0 26,5 6,08 3,56 7,04 0, ,5 26,5 6,02 3,51 6,97 0, ,3 26,8 6,07 3,55 7,03 0, ,2 26,4 5,98 3,49 6,92 0, ,0 26,4 6,04 3,52 6,99 0, ,5 26,4 5,96 3,47 6,90 0, ,5 26,5 5,99 3,49 6,93 0,8643 Snittverdier 228,4 26,5 6,03 3,54 6,99 0,8637 Effektforbruket for kompressormotor viser rimelige verdier på tross av betydelige svingninger i trykket i kondensatoren fra 13 bar til 16,1 bar. Dette skyldes som tidligere omtalt anlegget styring med konstant trykk-ventil til utekondensator. Avlesning på kompressorens manometer på trykksiden under måleperioden viste også små endringer, og svingte hele perioden mellom 14,8 bar og 15,0 bar (over atmosfæren, dvs. 15,8 til 16,0 bar abs.) Med konstant belastning på fordamperen (konstant luftstrøm og nær konstant lufttilstand) vil også sugetrykket være nær konstant. Målt variasjon var mellom 4,3-4,4 bar (dvs. 5,3 5,4 bar abs.) 100 Temp (C) Tid (timer) Figur 14 Temperaturmålinger på kuldeanlegget. Temp inn fordamper Temp fordamper kokepkt Temp inn kondensator Temp ut kondensator Temp inn kompressor Temp ut kompressor Selv om målingene ikke hadde hovedfokus på varmepumpesystemet og de tekniske løsninger for dette, ble en del viktige temperaturer registrert. Små temperaturloggere ble tapet til utsiden av kuldemedium rør og isolert mot omgivelsen. På grunn av små rør og til dels vanskelig tilgang til disse, spesielt på fordamperen, er målingene usikre. Resultatene er vist i Figur 14 og viser rimelig sannsynlige verdier, bortsett fra fordampertemperaturene som åpenbart må være for høy og sterkt påvirket av temperaturen etter fordamper. Mest interessant er målingen på kondensat (væske) ut

21 20 fra hovedkondensator som indikerer stor underkjøling på grunn av oppfylling med kondensat og den periodiske svingning i systemet. Målt effektbruk: W W W totalt totalt totalt = W komp. + W vifte + W = 33,5 + 6,0 + 0,6 = 40,1kW utekond ENERGIEFFEKTIVITETEN FOR KLIPPFISKTØRKA Midlere avfukting i måleperioden var på 0,88 l/min. Totalt for perioden var vannmengden 1050 kg og med konstant effektforbruk på 40,1 kw i 20 timer gir dette et energiforbruk for vannfjerning: 1050kgvann kgvann E vann = = 1, 31 ( 40,1 20) kwh kwh Med den saltfisken som ble benyttet under målingene var vanninnholdet 54,3 %. Forutsatt tørking til 47 % vann tilsvarer vannmengden tørking av 6,44 tonn klippfisk for energiforbruk klippfiskproduksjon: E E klippfisk klippfisk ( 40,1 20) kwh kwh = = 129,5 6,44tonn tonn kwh = 0,130 kg _ klippfisk Dette er betydelig lavere enn målingene som tidligere er utført på tilsvarende tunneler med forbruk i størrelse 0,16 0,19 kwh/kg klippfisk. Selv om en tar hensyn til mindre effektiv tørking i periodene med inn- og utlasting vil tunnel og driftsmåte ha betydelig lavere forbruk. Sammenlignet med tverrblåste tunneler med energiforbruk i størrelse 0,4 0,6 kwh/kg klippfisk viser dette sparepotensialet ved langblåste tunneler og fornuftig drift.

22 21 4 KONKLUSJONER OG ANBEFALINGER 4.1 TUNNEL OG LUFTSIRLKULASJON Vedlegg 2 viser tørkeanlegget med mesanin-tak med fordamper, kondensator og vifte på oversiden. Det er benyttet en stor og relativt effektiv vifte som suger lufta gjennom varmevekslerne. Det er god avstand mellom ende vegger og mesaninkant som bør gi god strømningsforløp ved 180 º avbøying av lufta. Det er det satt av god plass til vognene i bredden noe som er praktisk siden stablingen av brett er lite vertikal. I praksis blir det satt for få brett på vognene. Dette skyldes trolig at det er arbeidskrevende og tungt å løfte brettene så høyt uten hjelpemidler. Resultatet er store kanaler over og under vogner og mellom vegg og vogner hvor en svært stor del av lufta går uten å bidra til tørking. 4.2 LUFTTILSTAND OG AVVANNINGSKAPASITET De kontinuerlige målinger av temperatur og fuktighet i inn- og utløp og gjennom tunnelen dokumenterer klart forbedringspotensialet. Figur 11 viser at en ut fra inn- og utluft har jevnt lav fuktighet inn (40-45 %) og fuktighet (60-65 %) ut. De to øvrige kurvene i Figur 11 viser derimot at lufta i/etter vognene er mettet med fuktighet og at falsklufta nesten ikke har tatt opp fuktighet. Med riktig fordeling av luft over fisken kan en få en betydelig kapasitetsøkning ved økning av bredde eller lende på tunnelen. Målingene avslører også at varmepumpesystemet har en svært stor variasjon i temperatur etter kondensator, opptil 3 ºC. Årsaken til de store uregelmessige variasjoner er ikke umiddelbart lett å se, men forårsakes trolig av en enkel styring av gasstrømmen på kondensatorsiden. 4.3 ENERGIEFFEKTIVITET De fleste langblåste tunneler som er undersøkt tidligere viser høy energieffektivitet i størrelsesorden 150 til 180 kwh/tonn ferdig klippfisk. Målingene her viser betydelig lavere verdier, i området 130 kwh/ tonn. Likevel viser målingene at det er potensial for ytterlig forbedring samtidig som kapasiteten kan økes. Forbedret styring og regulering av anlegget vil kunne redusere energiforbruket og sikre mer stabile temperaturer. 4.4 TILTAK 1. Målingene av strømning og trykktap viste eksempelvis 2,5 mmvs trykktap ved 2 m/s lufthastighet inn på brettene og ved bruk av 19 vogner blir trykkfall 47,0 mmvs som trolig er ugunstig for viftas kapasitet. 2. Næringa bør også starte utvikling av nye og bedre brett, samt system for pålegging og tømming som gir arbeidsmessig og ergonomisk gode arbeidsplasser. Selv med dagens brett kan en lett kunne bygge plattformer hvor arbeiderne står og legger på i god arbeidshøyde eller ved at vognene heises og senkes i en fast og vertikal søyle.

23 22 3. Måle temperaturer og spesielt fuktighet på sentrale steder i tunnelene og registrere disse slik at funksjon og effektivitet kan vurderes og styres bør være en sentral oppgave ved anleggene. Innsetting av nødvendig måleutstyr er svært viktig og kan gjøres til liten kostnad. 4. De fleste anlegg har, eller bør endre avløpene fra fordamper slik at en regelmessig måler mengde vann som sammen med varmepumpas driftstilstand gir en god kontroll av effektiviteten for anlegget. Samtidig må lufttemperaturer og -fuktighet inn og ut av tørkesonen måles og registreres. 5. En betydelig del av sirkulert luft går utenom fisken og bidrar lite til tørkinga og er et betydelig potensial for økt kapasitet uten økt energibruk. Reduksjon av falskluft kan gjøres ved bedre oppfylling av vognene samt bruk av gummi/plaststriper som henger ned fra tunnelens tak og vogner. For å utnytte tørkekapasiteten bør da tunnelen gjøres lengre siden fiskemengden i tunnelen må øke for å gi nok avdamping. Usikkerheten er da om trykkfallet blir så sort at luftmengden avtar noe som reduserer varmepumpas ytelse og tørkehastigheten i tunnel. 6. Med økt kunnskap om tørkehastighet fra tørkeforsøkene vil beregningsverktøyet for dimensjonering av klippfisktørking gi mulighet for optimalisering av anleggene. Dette er krevende siden en rekke parametere vil måtte tas inn i beregningene og krever betydelig arbeid. Et beregningsverktøy i form av et dataverktøy vil gi betydelig redusert arbeid og bedre mulighet for optimalisering.

24 SINTEF Energiforskning AS Adresse: 7465 Trondheim Telefon: SINTEF Energy Research Address: NO 7465 Trondheim Phone: