Til hovedinnhold

163-5 Fra data- til fysisk modell!

163-5 Fra data- til fysisk modell!

Visualisering og 3D-printing av varmevekslermodeller

Bakgrunn
En måte å redusere CO2 utslippene fra industrielle prosesser er å gjøre dem mer energieffektive. Dette kan også innebære ta vare på spillvarme fra vann eller avgasser for å bruke dette direkte til oppvarmingsformål eller å omdanne denne varmeenergien til mekanisk eller elektrisk kraft gjennom en såkalt varme-til-kraft prosess. I denne prosessen sirkulerer et arbeidsmedium som tar opp varmen fra kilden gjennom at mediet koker ved høyt trykk for deretter å ekspandere i for eksempel en turbin til lavt trykk. Ved det lave trykket dumpes resten av varmen som ble tatt opp til sjøvann eller luft for deretter pumpes opp til høytrykk for å koke på nytt. Dette arbeidsmediet kan være vann/damp og denne prosessen kalles en Rankine-prosess.

Ved SINTEF Energi studerer vi slike prosesser gjennom simulering og optimalisering ved bruk av egenutviklede beregningsmodeller. Dersom slike prosesser skal kunne installeres i eksisterende anlegg – f.eks off-shore - ønsker man å få utstyret som må brukes så kompakt og så lett som mulig. En av de aller største komponentene vil være varmeveksleren som skal ta opp spillvarmen fra f.eks eksosen fra en gassturbin. Da er det nyttig med modeller som har med geometriske detaljer som kan systematisk endres til får en ønsket ytelse til lavest mulig vekt. Fra modellene ser vi at dersom en kun optimalisere for å finne lavest vekt, kan modellen foreslå design detaljer som kan være vanskelig å produsere med konvensjonelle produksjonsteknikker og derfor vil 3D-printing kunne være interessant.

I dag visualisere vi deler av resultatene våre på skjerm i 3D gjennom å kople resultatene våre til et programbibliotek som heter VTK (Visualization Tool Kit). Nå vil vi gjerne lære oss litt mer om hvordan vi kan illustrere dette med 3D-printing av nedskalerte modeller i plastikk eller utsnitt av detaljer i full-skala. I grove trekk vil denne sommerjobben dreie seg om finne ut hvordan dette lar seg gjøre og hvilke begrensninger vi evt. kan komme til å støte på.

Oppgaven består i

  • Å sette seg inn i problemstillingen og eksisterende beregningsprogram
  • Å utforske muligheter og begrensninger med visualiseringsverktøyet (VTK)
  • Utforske hvordan genererte visualiseringsfiler kan behandles og sendes til 3D-printer (inklusive oppsett av 3D printer)
  • Skrive rapport og få laget en 3D-modell

Relevant prosjekt: FME HighEFF

Forutsetninger

  • Interesse for dataprogrammering C/C++, skriptspråk som f.eks TCL/TK, Python,..
  • Evner og interesse for datateknisk problemløsning

Medveileder  Trond Andresen