Stromings-geïnduceerde pulsaties in gesloten zijtakken van gastransportnetwerken

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Stromings-geïnduceerde pulsaties in gesloten zijtakken van gastransportnetwerken"

Augusta Thys
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Stromings-geïnduceerde pulsaties in gesloten zijtakken van gastransportnetwerken Afstudeerstudent: Kingma, T.H. (Tjidsger Henk) Afstudeercommittee TU/e: prof. dr. ir. D.M.J. (David) Smeulders prof. dr. ir. A. (Mico) Hirschberg dr. ir. R.H.B. (Rob) Fey Promotor Gasunie: ir. H.J. (Erik) Brink

2 2 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology Introductie / voorbeeld vanuit de praktijk

Introductie / voorbeeld vanuit de praktijk Groen gemarkeerde leiding: hoofdleiding met stromend gas Blauwe vierkanten: gesloten kogelafsluiters Rood gemarkeerde leidingen:

3 Introductie / voorbeeld vanuit de praktijk Groen gemarkeerde leiding: hoofdleiding met stromend gas Blauwe vierkanten: gesloten kogelafsluiters Rood gemarkeerde leidingen: afgesloten leidingen met stilstaand gas Totale configuratie: dubbel gesloten zijtak-resonator (in tandem configuratie) 3 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

4 Fysica / natuurlijke akoestische eigenfrequenties Twee belangrijke kenmerken: i. Akoestische resonator: akoestisch (semi-) afgesloten controle volume - bevattende een compressibel medium - waarin bij bepaalde frequenties een staande golf ontstaat (akoestische eigenfrequenties) Staande golf: resultante van twee in tegengestelde richting voortplantende golven wier amplitude afwisselend elkaar versterken (akoestische buiken) en elkaar opheffen (akoestische knopen) afhankelijk van de longitudinale positie in de leiding Voorbeeld van akoestische drukverdeling in resonator (eerste eigenfrequentie) 4 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

5 Fysica / wervelafschudding ii. Wervelafschudding: het frequent ontstaan van discrete vortexstructuren in de gasstroom ter hoogte van de T-splitsing als gevolg van grenslaagopbreking; hetgeen dient als overgangsmechanisme tussen stromend gas in de hoofdleiding en stilstaand gas in de zijtakken Eerste hydrodynamische mode f ~ O( Hz) 5 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

6 Probleemstelling Probleem: Wervelafschudding kan dienen als aanstootmechanisme van de resonator frequentie van wervelafschudding (Strouhal frequentie) samenvalt met een eigenfrequentie van de resonator Consequenties: Hoge pulsatie niveaus ter illustratie: 2.5 bar pulsatiedruk bij een dynamische druk van slechts 0.24 bar Mechanische trillingen in het leidingwerk aantasting van integriteit leidingnetwerk negatieve invloed op de beschikbaarheid van gaslevering Verstoring van o.a. flowmetingen onder-odorisatie 6 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

7 Onderzoek Inhoud afstudeeronderzoek Natuurkundige beschrijving van de individuele en gekoppelde fenomenen (o.a. gebaseerd op model van prof. Hirschberg) Energiebalans toegepast op het controle volume van de resonator toevoeging van energie door wervelafschudding, onttrekking van energie door: i) radiatieverliezen in opwaartse en neerwaartse hoofdleiding; ii) viskeuze en thermische verliezen in de akoestische grenslagen; iii) mechanische verliezen als gevolg van vibrerend leidingwerk. Analytische uitdrukkingen inzicht in de relatie tussen diverse parameters; toegankelijk en bruikbaar voor de engineer. 7 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

8 Resultaten / theorie vs. experiment Voorbeeld van resultaten Resultaten vormen een benadering van de werkelijkheid: i. Aannames bij modelvorming exacte oplossingen van de beschrijvende vergelijkingen bestaan niet onzekerheid in model ii. Versimpelde model bevat nog steeds ca. 25 parameters onzekerheid in invoer 8 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

9 Stromings-geïnduceerde pulsaties & gas in transitie Toekomstscenario s veranderende proces- en fysische condities van het gas: i. Drukreductie als gevolg van dalende afzet; ii. Ander gas (bijv. stikstof, waterstof of koolstofdioxide) door leidingen als gevolg van overschot aan transportcapaciteit. Ander gas wijziging fysische condities voorbeeld: geluidssnelheid (atmosferische condities) Gronings aardgas c 400 m/s; koolstofdioxide c 260 m/s; Gevolg: verschuiving van pulsatie-verschijnselen naar lagere gassnelheden. Conclusie: Het natuurkundig begrijpen én wiskundig beschrijven van natuurkundige fenomenen is essentieel voor het identificeren en kwantificeren van knelpunten. Daartoe dient het als een fundamenteel middel voor de toetsing van technische haalbaarheid van conceptuele, innovatieve ideeën op het gebied van gastransport. 9 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology

10 10 Mechanical Engineering / Thermo Fluids Engineering / Energy Technology Bedankt voor uw aandacht.

Vergelijkbare documenten

Hoofdstuk 9 Golven. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Hoofdstuk 9 Golven. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal Hoofdstuk 9 Golven Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal 9.1 Lopende golven Transversale en longitudinale golven Rekenvoorbeeld Welk van de onderstaande afbeeldingen kan absoluut geen transversale