Subsea varmeveksling: Eksperimentell undersøkelse av varmeovergang ved naturlig og tvungen konveksjon for rør nedsenket i vann

Abstract

Rapporten tar for seg design, bygging og utføring av målinger på en forsøksrigg som skal simulere en passiv varmeveksler til bruk i subsea varmeveksling. Målet med forsøkene er å undersøke varmeovergangen ved forskjellige rørtemperaturer og vannstrømninger.Forsøksriggen som blir designet og bygget består av et vertikalt rør plassert i en vannrenne som har justerbar vannhastighet. Røret blir varmet opp ved hjelp av termoelementer og avgir varme til vannet rundt. Rørveggtemperaturen blir målt ved forskjellige effekter for å finne varmeovergangstallene.Målingene fra forsøkene stemmer godt overens med teorien for naturlig konveksjon ved stillestående vann, men avviker fra teorien allerede ved liten vannhastighet. De målte varmeovergangstallene ved strømning er mye høyere enn de teoretiske beregnede varmeovergangstallene for naturlig og tvungen konveksjon.Det blir oppdaget store usikkerhetsmomenter ved modellen, der hovedproblemet er ujevn varmefluks. Det antas også at det er stor usikkerhet i strømningshastighetsmålingene.På grunn av usikkerhetsmomentene blir det anbefalt å jobbe videre med modellen for å eliminere disse, eller å bygge en ny modell basert på erfaringene fra denne rapporten.