FORPROSJEKTRAPPORT FOR BACHELOROPPGAVE

Transkript

1 FORPROSJEKTRAPPORT FOR BACHELOROPPGAVE Tittel: Kartlegging av varmeoverføringstall og optimalisering av avriming 19MAS11 Petter Johannessen, Iver Sørensen og Espen Knudsen Dato: Studienavn: Bachelorstudium i ingeniørfag maskin Avdelingsnavn: IR

2 Innhold 1. Forord Prosjektinformasjon Bakgrunn og teoretisk grunnlag Prosjektmål Problemstilling Rammer og avgrensninger Prosjektplan og Gantt-diagram Gantt-diagram Timeliste Beskrivelse av deloppgavene Løsningsmetodikk Standarder Vedlegg Intern avtale Standard Kontrakt Fortrolighetskontrakt... 14

3 1. Forord Denne rapporten er skrevet av en bachelorgruppe på 3 studenter, hvor alle studentene er 3. år maskiningeniør ved høgskolen i Østfold, avdeling Fredrikstad. Denne bacheloroppgave omhandler det å optimalisere avriming intervallet på et gitt kjøleanlegg, som kan redusere energi behovet. Forprosjektrapporten er et arbeidskrav og en begynnelse på en omfattende bacheloroppgave. Rapporten definerer hvordan hovedprosjektet skal gjennomføres og hvilke problemstillinger den skal besvare.

4 2. Prosjektinformasjon Tittel på bacheloroppgave: Kartlegging av varmeoverføringstall og optimalisering av avriming Gruppemedlemmer: Espen Knudsen, Prosjektdeltager (Kontaktperson) Mobil: E-post: Petter Johannessen, Prosjektdeltager Mobil: E-post: Iver Sørensen, Prosjektdeltager Mobil: E-post. Veileder ved Høgskolen i Østfold Veileder: Ole Kristian Førrisdahl Arbeidstelefon: Mobil: E-post: Ole.K.Forrisdahl@hiof.no Oppdragsgiver Teknotherm Marine AS har tildelt Høgskolen i Østfold, avd. fredrikstad denne bacheloroppgaven. Kontaktperson/Veileder: John Magne Gitmark Mobil: E-post: John.magne.gitmark@teknotherm.no

5 3. Bakgrunn og teoretisk grunnlag Teknotherm Marine AS heretter kalt oppdragsgiver, er en bedrift som primært konstruerer kjøleanlegg til maritim bruk. Med ønske fra oppdragsgiver skal prosjektgruppen kartlegge konsekvenser av rim på fordamper, samt kartlegging av en optimal avrimingssyklus. Oppdragsgiver kom med følgende beskrivelse av oppgaven: «Nedkjøling av fuktig luft vil føre til kondens på fordamperflaten. I fryserom fryser denne fuktigheten og danner et lag med rim. Rimen gir en isolerende effekt mellom luft og fordamperflate, som igjen fører til konsekvenser for ytelse og effekt faktoren. For å motvirke denne effekten kjøres jevnlig avriming av flaten, enten i form av innsprøyting av varmgass, eller ved elektriske varmeelementer. Begge metodene medfører tilførsel av energi, samt at kuldeanlegget er stanset i denne perioden. I et miljøperspektiv er det ønskelig å redusere unødig energibruk, noe korrekt avriming kan bidra med. I tillegg kan økt kapasitet og redusert varmetilførsel gi muligheter for anlegg av mindre dimensjoner. På bakgrunn av dette søker Teknotherm Marine AS derfor ny kunnskap innen feltet. Etter første møte med Teknotherm ble vi enige om å se på konsekvenser av rim på fordampere med hensyn til ulike parametere som luftfuktighet og temperatur. Dette inkluderer en beskrivelse av endret varmeovergangstall og tap i kapasitet eller fordampningstemperatur. Videre er det ønskelig med en anbefaling av avrimingsintervall og -tid under ulike forhold, f. eks. ved bruk av simulering og analysering, samt en diskusjon om hvordan avriming bør styres. Dersom det praktisk sett lar seg gjennomføre, kan faktiske målinger benyttes til å validere eventuelle simuleringer. Gruppen skal også se på naturlig konveksjon som et alternativ. Ut ifra informasjon gitt av Teknotherm blir naturlig konveksjon brukt på fiskebåter hvor dem da avrimer kun når dem er i land etter flere uker på sjøen. Teknotherm ønsker i forbindelse med dette at vi ser om en tidligere avriming vil lønne seg.» (Teknotherm, 2019) 4. Prosjektmål Målet med prosjektet er å designe en matematisk modell av et kjøleanlegg som kan brukes til å estimere den optimale avrimingssyklus. Modellen skal være i stand til å håndtere et bredt spektrum av forhold og regulering av avrimingsprosessen. Modellen skal bruke data fra et kjøleanlegg i oppdragsgivers besittelse som grunnlag. Resultatene fra simuleringen skal brukes til å gi svaret på hvor ofte det er optimalt å avrime kjøleanlegget og om man kan regulere intervallene ut ifra diverse målingsenheter. Til slutt skal resultatene presenteres og drøftes i en rapport. 5. Problemstilling Kan man redusere energi behovet til et gitt kjøleanlegg ved å optimalisere avriming intervallet?

6 6. Rammer og avgrensninger Dette bachelorprosjektet skal fokusere på den matematiske modellen av kjøleanlegget. Målet er ikke å lage et fysisk kjøleanlegg. Om det lar seg gjøre hadde det vært optimalt å teste ut resultatene fra modellen på et fysisk kjøleanlegg men det er avhengig av at et kjøleanlegg er tilgjengelig for testing, noe som ikke er forventet. Hvordan selve avrimingsprosessen blir utført er ikke interessant. Det er kun hvor ofte avrimingsprosessen må startes og om man kan bruke sensorer til å regulere som er interessant. Arbeidet kommer i hovedsak til å foregå på høgskolen i Østfold, med turer til oppdragsgiver etter behov. Det skal ikke være nødvendig å kjøpe inn utstyr for å gjennomføre bachelorprosjektet. De eneste utgiftene forventes å gå til transport. Verktøyene som skal brukes i oppgaven kommer enten til å være tilgjengelig igjennom Høgskolen i Østfold eller fra oppdragsgiver. Det kan være uforutsette utgifter i forbindelse med prosjektet. 7. Prosjektplan og Gantt-diagram Det er utarbeidet en prosjektplan med Gantt-diagram og timeliste. Gantt-diagrammet inneholder ressursfordeling og avhengighet mellom ulike delaktivitetene. Samt en estimert tidsperiode for delaktivitetene. Timene som skal bli lagt ned i prosjektet er beskrevet i timelisten tilknyttet delaktivitetene. 7.1 Gantt-diagram

7 7.2 Timeliste Arbeidsoppgave Start dato Slutt dato varighet (timer) Forprosjekt Bakgrunn og teori ,00 Prosjektmål ,00 Problemstilling ,00 Rammer og avgrensninger ,00 Gantt-diagram ,00 Løsning metodikk ,00 Koder og standarder ,00 Basis litteraturstudium ,00 Avtaler ,00 Bedrift formaliteter ,00 Ferdigstille prosjekt ,00 Sum 35,00 Bachelor oppgave Litteraturstudium ,00 Utarbeide bachelor rapport ,00 Valg av prosess ,00 Bygge matematisk modell ,00 Simulere modell ,00 Levere siste utkast for vurdering ,00 Ferdigstille rapport ,00 Levere bachelor ,00 Sum 1672,00 Pressemelding og blogg Jobbe med blogg ,00 Ferdigstille blogg ,00 Skrive pressemelding ,00 Sende ut pressemelding ,00 sum 22,00 EXPO Tekst og bilder til EXPO ,00 Spesielle behov for EXPO ,00 EXPO forberedelser ,00 Presentasjon på EXPO ,00 EXPO fullført ,00 sum 22, Beskrivelse av deloppgavene

8 Litteraturstudium: Under denne delen skal gruppen sette seg inn i all nødvendig litteratur som gruppen måtte trenge for å løse oppgaven på en god og fullstendig måte. Utarbeide bachelor rapport: Gruppen skal under hele prosjektet tilføre rapporten alt innhentet teori og resultater fra modellering og simulering. Rapporten skal skrives på mellom gjennom hele prosjektet også mellom deloppgavene. Valg av prosess: Før gruppen begynner på bygging av matematisk modell skal gruppen bli enige om hvordan prosessen skal være. Dette innebærer valg av komponenter, avrimings metoder, omgivelser og annet nødvendig data. Bygge matematisk modell: Her skal gruppen jobbe med Matlab for å kunne bygge en matematisk modell som skal kunne simulere hvordan et kjøleanlegg operere under gitte omgivelser og under påvirkning av rim. Simulering: Simulering skal skje i Matlab, her er det ønskelig å få simulert den matematiske modellen og eventuelt gjøre endringer som må til. Gruppen vil også prøve å validere resultatene utfra erfaringer til veilederne og eventuelt målinger fra oppdragsgiver. Levere for vurdering: Gruppen ønsker å levere et utkast av rapporten til veileder for å kunne få vurdering. Ferdigstille rapport: Helt til slutt før gruppen leverer prosjektet skal vi ferdigstille rapporten. Her vil gruppen fin skrive rapporten og eventuelt endringer som veileder måtte ønske skal også utføres.

9 8. Løsningsmetodikk Denne oppgave skal løses med hjelp av innhentet kunnskap om både kuldeanlegg og avriming. Bakgrunnskunnskap fra fagene reguleringsteknikk, teknisk termodynamikk og prosess og energisystemer vil være svært relevante for å løse denne oppgaven. Gruppen vil bruke denne kunnskapen til å fremstille en matematisk modell, som kan brukes til å regulere avrimingen. For å få en mer presis modell er det ønskelig å gjøre observasjoner på en test rigg hos oppdragsgiver hvis det lar seg gjøre. Test riggen er ikke laget for vårt prosjekt, men kan likevel hjelp oss med å kartlegge viktige elementer under en avrimingsprosess. Gruppen skal under hele oppgave ta hensyn til de gitte kriteriene oppdragsgiver stiller til kjøle /fryseanlegg. De gitte kriteriene kan være temperatur, effekt, osv. Andre regelverk, som for eksempel for forurensing vil også bli tatt hensyn til. Altså vil løsningsmetodikken for denne oppgave være å innhente kunnskap fra både nevnte fag på høgskolen i Østfold, relevant litteratur om avriming samt utregninger og formler for å fastslå varmeovergangstall, strømning, trykk, temperatur, etc. Det skal også bli utført simulering i Matlab, slik at vi kan fastslå den mest optimale avrimingsintervallet. På denne måten skal vi besvare problemstilling vår på en god og hensiktsmessig måte. 9. Standarder Gruppen skal følge kriteriene oppdragsgiver stiller til kjøle/fryseanlegg. Kriteriene gruppen skal følge er kritiserer for hva temperaturene i slike anlegg skal ligge på til en vær tid og hvor mye kan det varierer. Kriteriene er: Krav til fryseanlegg for fisk er temperaturer rundt -30 C, og med en variasjon på ± 2 C. For fryseanlegg til Proviant er kravet -18 C eller lavere. Krav til Kjølerom til fiske er 0 C Krav til Kjølerom for proviant er 2 C til 4

10 10. Vedlegg 10.1 Intern avtale

11 10.2 Standard Kontrakt

12

13

14 10.3 Fortrolighetskontrakt