I 2023 lyser vi ut sommerjobber der studenter fra NTNU og andre universitet oppfordres til å søke. Sommerjobbene er innenfor utvalgte tema som er relevante for vår oppdragsforskning. Alle sommerjobbene består av følgende hovedelementer:

• Gjennomføre en konkret forskningsoppgave som er integrert i våre prosjekter med løpende oppfølging fra erfarne SINTEF-forskere og tilstedeværelse av disse i perioden arbeidet pågår.
• Studenter i sommerjobb får kontorfelleskap.
• Felles presentasjon for aktuelle forskere hos SINTEF.
• Mulighet til å gjennomføre prosjekt- og hovedoppgave i forlengelsen av sommerjobben.
• Oppstartsdato er 13. juni og arbeidsperiode etter nærmere avtale.
• Søknadsfrist: Søkere blir vurdert fortløpende.
• Send søknad og CV til David Berstad (se kontaktinformasjon nederst)

Motivasjon og relevans

Fleksible overføringssystemer basert på kompakte løsninger med korrugerte slanger kan senke terskelen for å etablere infrastrukturer for transport av ulike flytende gasser. LNG kan erstatte mer karbonintensive energibærere for å redusere CO2-utslipp i transport, industri og kraftproduksjon. Ammoniakk brukt som brensel kan potensielt eliminere alle CO2-utslipp dersom produksjonen kombineres med CO2-fangst eller fornybar kraft. CO2 kan skilles ut og fanges inn fra ulike industrielle prosesser og transporteres i kald, flytende form til infrastruktur for permanent lagring. Dermed kan fleksible overføringssystemer også bidra til å senke terskelen for lokale CO2-fangstprosjekter.

Bakgrunn

Det finnes generelt lite sikker kunnskap og informasjon om friksjon og ulike faktors påvirkning på trykktap for strømning av kryogene/kalde fluider gjennom korrugerte, fleksible rør. Det korrugerte rørprofilet så vel som betydelig varmeinnlekking fra omsluttende vann og luft kan påvirke friksjonen gjennom ulike mekanismer, og det er generelt store sprik mellom tilgjengelige testresultater og beregningsmodeller. Kjennskap og sikre beregninger av friksjonsfaktor er avgjørende for å kunne dimensjonere et overføringssystem for en gitt kapasitet.

Oppgave

Arbeidet vil omfatte modellering og simulering av overføring av flytende gasser (LNG, ammoniakk, CO2) på systemnivå, fortrinnsvis i kommersielle simuleringsprogrammer som Aspen HYSYS, men også med eksisterende verktøy i Excel/Refprop. Flytende gas transporteres mellom stasjonære lagertanker og lagertanker på skip gjennom et overføringssystem bestående delvis av fast, isolert rørinfrastruktur og delvis av fleksible, isolerte slanger. De fleksible slangene har en relativt høy friksjonsfaktor som fører til økte trykktap sammenlignet med vanlige isolerte rør. Trykktapet vil avhenge av en rekke faktorer som f.eks. volumstrøm, indre diameter og lengde. Ettersom hver type fleksibel slange har et maksimalt tillatt operasjonstrykk, vil maksimal overføringskapasitet være begrenset, og vil avhenge av lengden på slangen. I tillegg vil økende trykktap føre til økende mengde fordampning av LNG og andre flytende gasser pga. strupingstapene som oppstår. Varmeinnlekking bidrar også til fordampningstap. Ulike diametere kan brukes for å dekke ulike kapasitetsbehov ved forskjellige lengder. Simuleringsarbeidet vil derfor omfatte parametriske studier hvor disse ulike størrelsene varieres for å kartlegge hvilke oppsett som egner seg for de ulike kapasitetsbehovene, og dermed hvilke diametere som er optimale for ulike kombinasjoner av kapasitet og lengde.

Oppgaven består i å:

• Sette seg inn i utformingen av overføringssystemet og informasjon om friksjonsfaktorer og trykktap for ulike typer fleksible slanger
• Sette seg inn i empiriske og ekstrapolerte data for friksjonsfaktorer generert i prosjektet
• Etablere og teste simuleringsmodeller i Aspen HYSYS for systemet
• Bryte ned dynamiske problemstillinger og modellere i statiske modeller, og undersøke strømningsforløpet til spesifikke moduser som resirkulasjon av flytende gasser, avkok av flytende gasser i rør med vertikal profil
• Lage/oppdatere regnemodeller for strømning i rør, som f.eks:
  • Lage modell for hendelsesforløp til innestengt volum av flytende gasser
  • Lage modell for varmeinnlekking for rør og beholdere basert på gitte input-parametere
  • Oppdatere eksisterende regnemodeller utarbeidet i Excel/Refprop ved å se på f.eks. spline-funksjon for gassblanding i Refprop, forbedre brukervennligheten ved nedtrekks-lister m.m, og etablere muligheten for individuelle diskretiseringsintervaller for hvert rørelement i modellen
  • Utvikle bibliotek for resistans-koeffisienter (k-verdi) for ventiler, bend, koplinger m.m.
• Utføre parameterstudier der de relevante parameterne varieres, og nøkkelresultater som trykktap og dampfraksjon ved innløpet til mottakstanken regnes ut
• Bruke data fra parameterstudiene til å kartlegge kapasiteten til systemet som funksjon av ulike parametere som masse- eller volumstrøm, diameter og lengde, med hensyn til beskrankninger som maksimalt operasjonstrykk og maksimalt tillate fordampningstap forårsaket av strupingstap og varmeinnlekking
• Sammenfatte resultatene i en sluttrapport

Oppgaven knyttes til prosjektet "Flexible Marine Infrastructure for Future Energy Value Chains", et innovasjonsprosjekt som gjennomføres av ECONNECT Energy og SINTEF Energi, se https://prosjektbanken.forskningsradet.no/en/project/FORISS/310148

Forutsetninger

Kandidaten til sommerforskerstillingen har noe bakgrunn fra og interesse for fag som termodynamikk, fluidmekanikk, strømningslære og lignende. Det er en fordel at kandidaten har kjennskap til, alternativt evne til å sette seg inn i prosessimuleringsverktøyet Aspen HYSYS.

Kontaktperson

David Berstad (david.berstad@sintef.no)