TNO Institute of Environmental and Energy Technology (TNO institutt for miljø- og energiteknologi)

Transkript

1 TNO Institute of Environmental and Energy Technology (TNO institutt for miljø- og energiteknologi) Laan van Westenenk 501 P.O. Box AH Apeldoorn Nederland Telex tnoap.nl Telefon Telefaks TNO-rapport Separasjon av faste stoffer fra suspensjoner med Flamcovent Clean Referansenummer R Arkivnummer Dato Februar 1995 NP Forfattere ir. J.W. Assink W.G. van Marwijk Nøkkelord - vannkretsløp - partikler - separasjon Alle rettigheter forbeholdes. Det er ikke tillatt å reprodusere og/eller utgi noen del av denne publikasjonen i trykt form, som kopier, på mikrofilm eller på noen annen måte uten skriftlig tillatelse fra TNO. Tiltenkt Flamco B.V. P.O. box AC Gouda Nederland Hvis denne rapporten er skrevet på oppdrag, er avtalepartenes rettigheter og forpliktelser regulert enten av standardbetingelsene for forskningsinstruksjoner gitt TNO ("Standard Conditions for Research Instructions given to TNO") eller den relevante avtalen som er inngått mellom avtalepartene. Det er tillatt å overlate rapporten til de direkte berørte partene til gjennomsyn. TNO Basert på behovet for en bærekraftig utvikling av samfunnet tar TNO Institute of Environmental and Energy Research sikte på å bidra med forskning og rådgivning til en adekvat forvaltning av miljøet, rasjonelt energiforbruk og korrekt forvaltning og bruk av underjordiske naturressurser. Nederlands organisasjon for anvendt forskning "Standard Conditions for Research Instructions given to TNO", skal, som registrert i registeret til distriktsdomstolen og handelskammeret i Haag, gjelde alle forskningsoppdrag gitt TNO

2 Innholdsfortegnelse 1 Innledning Eksperimenter og resultater Konklusjoner Autentisering...10 R95-064/

3 1 Innledning Flamcovent er en mikroboble-luftseparator for oppvarmings- og kjøleinstallasjoner, produsert av Flamco BV i Nederland. Praktisk erfaring og tidligere forskning avdekket Flamcovents evne til å fjerne suspenderte partikler fra vannkretsløpet også. Fjerningen av disse partiklene fra vannkretsløpet er ønskelig, fordi de kan bidra til erosjon i og tilstopping av pumpen. Den nye mikrobobleseparatoren Flamcovent Clean er spesielt utviklet med tanke på optimalisering av evnen til å fjerne faste partikler. På oppdrag fra Flamco B.V. har den nederlandske organisasjonen for anvendt forskning (TNO) vurdert effektiviteten til Flamcovent Clean i forbindelse med separasjon av faste partikler. Denne rapporten er et sammendrag av den komplette TNO-rapporten (referansenummer , desember 1994). R95-064/

4 2 Eksperimenter og resultater Partikkelseparasjonseffektiviteten til Flamcovent Clean er blitt vurdert i et lite sirkulasjonssystem (500 liter) med sandpartikler som modell for de suspenderte faste stoffene. Sandprøven består av 5 fraksjoner mellom 38 µm og 250 µm, og har en sandtetthet på 2650 kg/m 3. Eksperimentene er gjort med en Flamcovent Clean som var spesielt utstyrt med en bunnplate som kunne fjernes for at det skulle være mulig å rengjøre separatoren innvendig. Strømningshastigheten i kretsløpet var enten 0,5 m/s (3,5 m 3 /h) eller 1,0 m/s (7,1 m 3 /h). Partikkelmengden i Flamcovent og den gjenværende mengden i vannkretsløpet ble bestemt etter 20 eller 50 sirkulasjonssykler (dvs. at vannvolumet i kretsløpet hadde passert Flamcovent-separatoren 20 eller 50 ganger). Partikkelseparasjonseffektiviteten beregnes med følgende formel: Masse i Flamcovent Masse i Flamcovent + Masse i kretsløpet Separasjonseffektiviteten bestemmes både ut fra den totale sandmengden og for fraksjonene µm, µm, µm, µm og µm. Resultatene av de fire eksperimentene presenteres i tabell 1 til 4 og i figur 1 til 4. Tabell 5 sammenfatter resultatene av eksperimentene 3 til 6. Figur 5 viser hvor effektiv Flamcovent Clean er totalt (samlet separasjonseffektivitet), som en funksjon av antallet sirkulasjonssykler og strømningshastigheten. Kurvene på figuren er basert på antakelsen om et logaritmisk forhold mellom antallet sirkulasjonssykler og partikkelseparasjonen. Tabell 1. Eksperiment 3 med Flamcovent Clean, antall sirkulasjonssykler = 20, v = 1 m/s. Partikkel- Gjenvunnet Gjenværende Totalt Separasjonsstørrelse fra Flamcovent i kretsløpet effektivitet (µm) (g) (g) (g) (%) ,2 0,18 0,38 52, ,59 5,73 17,32 66, ,14 6,39 45,53 86, ,87 1,48 33,35 95, ,92 0,43 37,35 98, ,23 0,05 17,28 99,7 Totalt 136,95 14,26 151,21 90,6 R95-064/

5 Tabell 2. Eksperiment 4 med Flamcovent Clean, antall sirkulasjonssykler = 20, v = 0,5 m/s. Partikkel- Gjenvunnet Gjenværende Totalt Separasjonsstørrelse fra Flamcovent i kretsløpet effektivitet (µm) (g) (g) (g) (%) ,37 0,04 0,41 90, ,21 0,64 17,85 96, ,53 0,61 47,14 98, ,65 0,2 31,85 99, ,3 0,17 37,47 99, ,65 0,06 17,91 99,7 Totalt 150,91 1,72 152,63 98,9 Tabell 3. Eksperiment 5 med Flamcovent Clean, antall sirkulasjonssykler = 50, v = 0,5 m/s. Partikkel- Gjenvunnet Gjenværende Totalt Separasjonsstørrelse fra Flamcovent i kretsløpet effektivitet (µm) (g) (g) (g) (%) ,36 0,02 0,38 94, ,16 0,18 18,34 99, ,73 0,23 46,96 99, ,49 0,06 33,55 99, ,58 0,06 38,64 99, ,74 0,03 18,77 99,8 Totalt 156,06 0,56 156,64 99,6 Tabell 4. Eksperiment 6 med Flamcovent Clean, antall sirkulasjonssykler = 50, v = 1 m/s. Partikkel- Gjenvunnet Gjenværende Totalt Separasjonsstørrelse fra Flamcovent i kretsløpet effektivitet (µm) (g) (g) (g) (%) ,27 0,03 0,30 90, ,81 1,83 18,63 90, ,56 1,31 46,87 97, ,63 0,24 33,87 99, ,22 0,19 37,41 99, ,45 0,02 18,47 99,9 Totalt 151,94 0,56 156,64 97,7 R95-064/

6 Flamcovent Clean Vekt (g) Separasjon (%) Partikkelstørrelse (µm) Flamcovent Totalt i systemet Separasjonseffektivitet (høyre y-akse) Figur 1 Separasjon av suspenderte partikler, eksperiment 3; v = 1,0 m/s og antall sirkulasjonssykler = 20 Flamcovent Clean Vekt (g) Separasjon (%) Partikkelstørrelse (µm) Flamcovent Totalt i systemet Separasjonseffektivitet (høyre y-akse) Figur 2 Separasjon av suspenderte partikler, eksperiment 4; v = 0,5 m/s og antall sirkulasjonssykler = 20 R95-064/

7 Flamcovent Clean Vekt (g) Separasjon (%) Partikkelstørrelse (µm) Flamcovent Totalt i systemet Separasjonseffektivitet (høyre y-akse) Figur 3 Separasjon av suspenderte partikler, eksperiment 5; v = 0,5 m/s og antall sirkulasjonssykler = 50 Flamcovent Clean Vekt (g) Separasjon (%) Partikkelstørrelse (µm) Flamcovent Totalt i systemet Separasjonseffektivitet (høyre y-akse) Figur 4 Separasjon av suspenderte partikler, eksperiment 6; v = 1,0 m/s og antall sirkulasjonssykler = 50 R95-064/

8 Tabell 5 Sammenfatning av resultater Eksperiment Strømnings- Antall Separasjonseffektivitet (%) nummer hastighet sirkulasjonssykler (m/s) Totalt Fin fraksjon Grov fraksjon ( µm) (38-63 µm) ( µm) 3 1, ,6 66,9 99,7 6 1, ,7 90,2 99,9 4 0, ,9 96,4 99,7 5 0, ,6 99,0 99, Generell separasjonseffektivitet (%) Strømning = 0,5 m/s 10 Strømning = 1,0 m/s Antall sirkulasjonssykler Figur 5 Total separasjonseffektivitet ( µm partikler) for Flamcovent Clean for to forskjellige strømningshastigheter R95-064/

9 3 Konklusjoner Flamcovent Clean oppviser bedre resultater med hensyn til separasjon av suspenderte partikler enn den konvensjonelle Flamcovent (sammenlikn med TNO-rapport92-384). Dette gjelder både for fine og grove partikler. Separasjonseffektiviteten for suspenderte partikler økte med: - avtagende strømningshastighet - økende antall sirkulasjonssykler - økende sedimenteringshastighet for partiklene, altså med større partikler og partikler med større tetthet Flamcovent Clean viser seg å være godt i stand til å separere suspenderte partikler fra et vannkretsløp. Ved 50 sirkulasjonssykler og en strømningshastighet på 0,5 m/s fjernes godt over 99 % av de sandpartiklene som er større enn 38 µm (eller partikler med liknende sedimenteringsegenskaper). Selv om det oppnås lavere separasjonseffektivitet ved en strømningshastighet på 1,0 m/s, fjernes fortsatt over 90 % av de fine partiklene (38-63 µm) og over 99 % av den grove fraksjonen ( µm) ved 50 sirkulasjonssykler. R95-064/

10 4 Autentisering Oppdragsgivers navn og adresse Flamco B.V. P.O. box AC Gouda Nederland Medarbeideres navn og funksjoner J.W. Assink W.G. van Marwijk (forskningskoordinator) (forsker) Navn på institusjoner som deler av forskningsarbeidet ble satt bort til Dato eller tidsperiode for forskningsarbeidet September-november 1994 ir. J.W. Assink Forskningskoordinator ir. C.L. van Deelen Avdelingsleder for miljøteknologi R95-064/