Ändra sökning
Avgränsa sökresultatet
1234567 1 - 50 av 760
RefereraExporteraLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Träffar per sida
  • 5
  • 10
  • 20
  • 50
  • 100
  • 250
Sortering
  • Standard (Relevans)
  • Författare A-Ö
  • Författare Ö-A
  • Titel A-Ö
  • Titel Ö-A
  • Publikationstyp A-Ö
  • Publikationstyp Ö-A
  • Äldst först
  • Nyast först
  • Skapad (Äldst först)
  • Skapad (Nyast först)
  • Senast uppdaterad (Äldst först)
  • Senast uppdaterad (Nyast först)
  • Disputationsdatum (tidigaste först)
  • Disputationsdatum (senaste först)
  • Standard (Relevans)
  • Författare A-Ö
  • Författare Ö-A
  • Titel A-Ö
  • Titel Ö-A
  • Publikationstyp A-Ö
  • Publikationstyp Ö-A
  • Äldst först
  • Nyast först
  • Skapad (Äldst först)
  • Skapad (Nyast först)
  • Senast uppdaterad (Äldst först)
  • Senast uppdaterad (Nyast först)
  • Disputationsdatum (tidigaste först)
  • Disputationsdatum (senaste först)
Markera
Maxantalet träffar du kan exportera från sökgränssnittet är 250. Vid större uttag använd dig av utsökningar.
  • 1.
    A Monfared, Behzad
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Design and Construction of a Small Ammonia Heat Pump2010Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    In view of the fact that most of the synthetic refrigerants, in case of leakage or release, are harmful to the environment by contributing in global warming or depleting stratospheric ozone layer, many research works have been done recently to find alternative refrigerants posing no or negligible threat to the environment. Among alternative refrigerants, ammonia, a natural refrigerant with zero Global Warming Potential (GWP) and Ozone Depletion Potential (ODP), can be a sensible choice.Although ammonia has been used for many years in large industrial systems, its application in small units is rare. In this project a small heat pump with about 7 kW heating capacity at -5 °C and +40 °C evaporation and condensation temperatures is designed and built to work with ammonia as refrigerant. The heat pump is expected to produce enough heat to keep a single-family house warm in Sweden and to provide tap hot water for the house. After successful completion of this project, it is planned to install the heat pump in a house to test it throughout a heating season to study its performance in real working conditions.Since ammonia is flammable and toxic in high concentrations, the refrigerant charge is tried to be kept low in the heat pump to reduce the risk of fire or poisoning in case of unwanted release of refrigerant to the surroundings. The compact design of the heat pump helps reducing the refrigerant charge. Besides, considering the limited space normally reserved for installation of a heat pump in a house, the compact design of the heat pump is necessary.

  • 2.
    A Monfared, Behzad
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Magnetic Refrigeration for Near Room-Temperature Applications2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Kylning spelar en avgörande roll i många olika sektorer och förbrukar cirka 17 % av den elektricitet som produceras globalt. Kylprocessernas energiförbrukning utgör alltså en stor andel av primärenergiförbrukningen och innebär även annan miljöpåverkan. Förutom miljöpåverkan som är förknippad med energiförbrukningen bidrar ångkompressionssystemen till global uppvärmning på grund av utsläpp av köldmedier i atmosfären. Som en alternativ teknik för nära rumstemperaturapplikationer föreslås magnetisk kylning av vissa forskare, för att eliminera utsläpp av köldmedier i atmosfären och för att minska energiförbrukningen. Denna avhandling är en sammanställning av ett antal studier om magnetisk kylning för rumstemperaturapplikationer.

    I den första studien undersöktes de miljöpåverkningar som är förknippade med magnetisk kylning noggrant genom en livscykelanalys. Livscykelanalysen indikerar att minskningen av miljöpåverkan inte garanteras genom att byta till den magnetiska kylprocessen på grund av de miljöbelastningar som är relaterade till de sällsynta jordartsmetaller som används i magnetisk kylning. För att undvika de extra miljöpåverkningarna bör de magnetiska kylsystemen använda så lite magnetiska material som möjligt, vilket kräver en optimerad design. Dessutom är energieffektivare drift jämfört med ångkompressionssystemen nödvändigt för att få miljöfördelar, åtminstone i vissa miljöpåverkanskategorier.

    En praktisk metod för att optimera designen av magnetiska kylsystem, för att uppnå t.ex. en kompakt design eller hög effektivitet, är användning av en flexibel mjukvarumodell, som simulerar effekten av olika parametrar på systemets prestanda. En sådan mjukvarumodell av det magnetiska kylsystemet har utvecklats och validerats i detta projekt. Ett syfte med utvecklingen av modellen är att öka precisionen av de simulerade resultaten genom att ta hänsyn till mer detaljer än i tidigare modeller. Detta mål uppnås genom ett innovativt sätt att modellera den parasitära värmeöverföringen och inkludera effekten av närvaron av magnetokaloriska material på styrkan av fältet som skapas av magnetaggregatet. Dessutom görs vissa modifieringar eller korrigeringar i de befintliga korrelationerna för att inkludera effekten av bindemedel som används i vissa aktiva magnetiska regeneratorer. Validering av den utvecklade mjukvarumodellen görs med hjälp av experimentella resultat som erhållits från den prototyp som finns vid Institutionen för Energiteknik, Kungliga Tekniska Högskolan.

    En av parametrarna som kan modifieras i den utvecklade mjukvarumodellen är valet av magnetokaloriska material för varje skikt i en skiktad aktiv magnetisk regenerator. Användning av mjukvarumodellen för att optimera valet av material för skikten visar att material med kritiska temperaturer som är lika med den cykliska genomsnittstemperaturen hos de skikt där de används inte nödvändigtvis resulterar i önskad optimal prestanda. Dessutom behövs olika materialval för skikten för att maximera modellernas resultat avseende energieffektivitet eller temperaturskillnaden som erhålls mellan de två ändarna av regeneratorerna. Därför är valet av kritiska temperaturer för skiktens material en ytterligare parameter som ska optimeras i studier med avsikt att förbättra ett systems prestanda.

    Prototypen vid Institutionen för Energiteknik, Kungliga Tekniska Högskolan, var ursprungligen designad för att ersätta ångkompressionssystemet för ett restaurangkylskåp. Det kunde emellertid inte uppfylla de krav för vilka det ursprungligen utformats. Den ovan nämnda utvecklade simuleringsmodellen används för att undersöka hur mycket prestandan kan förbättras genom att förändra valet av material, partikelstorleken, antalet skikt, driftsfrekvensen och flödeshastigheten av värmeöverföringsvätskan. Med andra ord undersöks utrymmet för förbättring av prestandan utan att genomföra stora förändringar i systemet, såsom förändringar i regeneratorers geometri och i magnetaggregatet. Under processen undersöks effekten av bindemedel på prestanda och begränsningar som är förknippade med bindemedlets egenskaper. Trots detta kunde studien inte visa att de ursprungliga målen för prototypen kan uppnås utan att ändra regeneratorernas geometri och de befintliga magnetokaloriska materialen.

    I nästa studie övervägs mer flexibla val av regeneratorernas geometrier och magnetokaloriska material. I den här studien undersöks hur mycket de magnetokaloriska materialen måste förbättras för att magnetiska kylsystem ska kunna konkurrera med ångkompressionssystem vad gäller prestanda. För de två undersökta fallen är de magnetfältberoende egenskaperna hos befintliga materialen tillräckliga förutsatt att vissa andra problem, såsom låg mekanisk stabilitet och inhomogenitet hos egenskaperna, löses. Emellertid, för mer krävande designkriterier, såsom att ge stor kylkapacitet över en betydande temperaturdifferens samtidigt som de magnetiska materialen används sparsamt, behöver de magnetfältberoende egenskaperna också förbättras.

    Ett mindre undersökt område för magnetisk kylning i rumstemperatur är föremål för en annan studie som ingår i avhandlingen. I denna studie modelleras fasta magnetiska kylsystem med Peltier-element som värmebrytare. Eftersom Peltier-elementen förbrukar elektricitet och pumpar värmen kan de modellerade systemen betraktas som hybrid magnetokalorisk-Peltier-kylsystem. För sådana system modelleras i detalj det transienta beteendet hos Peltier-elementen tillsammans med de magnetokaloriska materialskikten. Den matematiska modellen är lämplig för implementering i programmeringsspråk utan behov av kommersiella modelleringsplattformar. Parametrarna som påverkar det modellerade systemets prestanda är många, och optimering av dem kräver en separat studie. De preliminära optimeringsinsatserna ger emellertid inte lovande resultat. Följaktligen kan fokusering på passiva värmebrytare vara mer fördelaktiga.

  • 3.
    Abdi, Amir
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Analysis of heat recovery in supermarket refrigeration system using carbon dioxide as refrigerant2014Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    The aim of this study is to investigate the heat recovery potential in supermarket refrigeration systems using CO2 as refrigerants. The theoretical control strategy to recover heating demand from refrigeration system is explained thoroughly and the heat recovery process from two existing supermarket using CO2 booster units is analyzed and evaluated. The measured data of refrigeration systems is obtained through Iwmac interface, processed using Excel and Refprop. The aim is to see what control strategy is used in these systems and weather it matches the theoretical one and at what level heat is recovered from the system.

    Besides, a simulation model is made by EES to investigate the potential of higher rate of heat recovery in the supermarkets. The simulation results are compared with field measurement and validated by measured values. Then, the ability of refrigeration system to do heat recovery at quite high rates for covering the total heating demand without using parallel heating system is evaluated and efficiency of the system is calculated. At the next step the heat recovery potential at other refrigeration solutions such as R404A conventional and CO2-ammonia cascade systems are studied and the results are compared to booster units. Finally, the potential for selling heat from the refrigeration system in supermarket to district heating network is investigated. Two different scenarios are made for such purpose and the results are evaluated.

    The heat recovery control strategy of existing supermarkets does not match the theoretical strategy and regarding the capacity of the system, heat is recovered to low extent. Simulation shows that heat can be recovered to higher extent at quite high heating COP of 3-5. Additionally the other heat recovery solutions for R404A conventional and CO2-ammonia cascade systems are found to be competitive to CO2 booster system.  The analysis of selling heat to district heating network shows that CO2 booster system is capable of covering the demand at reasonable heating COP as the first priority and selling the rest to district heating network at heating COP of 2 as second priority.  

  • 4.
    Abdi, Amir
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Martin, Viktoria
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Chiu, Justin NingWei
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Kraft- och värmeteknologi.
    Numerical investigation of melting in a cavity with vertically oriented fins2019Ingår i: Applied Energy, ISSN 0306-2619, E-ISSN 1872-9118, Vol. 235, s. 1027-1040Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    This paper investigates the effect of vertical fins, as an enhancement technique, on the heat transfer rate and energy density of a latent heat thermal energy storage system. This contributes with knowledge on the interaction of heat transfer surface with the storage material for optimizing storage capacity (energy) and power (heat transfer rate). For the assessment, numerical modeling is employed to study the melting process in a two-dimensional rectangular cavity. The cavity is considered heated isothermally from the bottom with surface temperatures of 55 degrees C, 60 degrees C or 70 degrees C, while the other surfaces are insulated from the surrounding. Aluminum and lauric acid are considered as fin/enclosure material and phase change material, respectively. Vertical fins attached to the bottom surface are employed to enhance the charging rate, and a parametric study is carried out by varying the fin length and number of fins. Thus, a broad range of data is provided to analyze the influence of fin configurations on contributing natural convection patterns, as well as the effects on melting time, enhanced heat transfer rate and accumulated energy. The results show that in addition to increasing the heat transfer surface area, the installation of vertically oriented fins does not suppress the natural convection mechanism. This is as opposed to horizontal fins which in previous studies have shown tendencies to reduce the impact of natural convection. This paper also highlights how using longer fins offers a higher rate of heat transfer and a better overall heat transfer coefficient rather than increasing the number of fins. Also, fins do not only enhance the heat transfer performance in the corresponding melting time, but also maintain similar total amount of stored energy as compared to the no-fin case. This paper discusses how this is the result of the enhanced heat transfer allowing a larger portion of sensible heat to be recovered. For example, in the case with long fins, the relative mean power enhancement is about 200% with merely 6% capacity reduction, even though the amount of PCM in the cavity has been reduced by 12% as compared to the no-fin case. Although the basis for these results stems from the principles of thermodynamics, this paper is bringing it forward with design consideration. This is because despite its importance for making appropriate comparisons among heat transfer enhancement techniques in latent heat thermal energy storage, it has not been previously discussed in the literature. In the end, the aim is to accomplish robust storage systems in terms of power and energy density.

  • 5.
    Abdi, Amir
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Sawalha, Samer
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Karampour, Mazyar
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Heat recovery investigation of a supermarket refrigeration system using carbon dioxide as refrigerant2014Ingår i: 11th IIR Gustav Lorentzen Conference on Natural Refrigerants: Natural Refrigerants and Environmental Protection, GL 2014, International Institute of Refrigeration, 2014, s. 277-285Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    This study investigates the heat reclaim of trans-critical CO2-booster refrigeration unit in a supermarket in Sweden. The aim is to compare the control strategy for heat recovery in real supermarket installation to the optimum control strategy.

    The optimum control strategy based on theoretical analysis is explained. By analyzing field measurement of a supermarket, heat recovery in the refrigeration system is studied and compared to the optimum case. To investigate the potential of higher heat recovery rate, a computer model is developed based on the optimum control strategy.  The model is also used to calculate the boundary conditions at which the system should run for highest COP.

    The results show that heat can be recovered at heating COP of 3-4.5. The theoretical analysis shows that the amount of heat that can be recovered from the refrigeration system is about 1.3 times (130 %) the cooling demand in the system. However the analysis of the field measurements shows that only between 30-60 % of the available heat to be recovered is utilized, the rest is released to outdoors. The analysis in this study shows that there is a potential to recover much more heat from the refrigeration system at relatively high heating COP compared to heat pump.

  • 6.
    Abuasbeh, Mohammad
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn (Redaktör)
    KTH, Tidigare Institutioner (före 2005), Energiteknik. KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Aquifer Thermal Energy Storage Insight into the future2018Rapport (Refereegranskat)
    Abstract [sv]

    Att lagra värme och kyla under markytan, exempelvis i grundvattnet i en akvifer, används världenrunt. Oftast arbetar dessa system med två brunnsgrupper, en kall och en varmgrupp, som viavärmeväxlare och eller värmepumpar till ett energisystem i en fastighet.

    Syftet med ett säsongslager i en akvifer är oftast att arbeta inom rimliga temperaturer och vattenuttagoch garantera att det kalla och det varma lagret inte påverkar varandra, samt att systemet i sin helhetinte påverkar förhållanden i det omgivande grundvattnet.

    Regelverk och forskning inom akviferlager ligger tyvärr några år bakom marknaden och dentekologiska utvecklingen, trots stort intresse för förnyelsebara energikällor. Bristen av vetenskapligtframtagen kunskap inom området medför därmed en ökad risk för fel i konstruktion, fel inom 

    framtagning av underlag för bedömning av tillståndsansökningar samt för förorening avgrundvattnet. Det kan även hända att akviferlager förbjuds baserad på fel grunder. Eftersom dettakan resultera i en begränsad användning av denna förnyelsebara energikälla är det viktigt att utökakunskapsnivån inom karakterisering av grundvattenresurser, miljöpåverkan av akviferlager samtmätning och uppföljning av dessa system.

    Miljöpåverkan och prestandauppföljning har under detta projekt utförts i ett lågt tempereratakviferlager, Rosenborg, som äggs av Vasakronan och som är i drift sedan 2016. Anläggningen ärplacerat i en del av Solnastad som passerar Stockhoms åsen.

    Grundvattenkemi kan studeras med hjälp av regelbundna provtagningar och statistiska analyser.Provtagningar utfördes i observationsbrunnar placerade innanför och utanför lagret, och pågick frånoch med 9 månader innan anläggningen satts i drift till och med slutat av effsysprojektet, dvsprovtagningskampanjen inkluderade en helt kyl och värmelagringssäsong. Utvärderingen inkluderadeStatistiska metoder så som Kruskal-Wallis rangordningstester samt en data-driven metod så kalladPCA (från engelskan Principal Component Analysis) har använts, även klusteranalyser användes föratt studera och jämföra variationer i specifika kemiska komponenter i brunnarna före och efterdriftsättningen av akviferlagret. Varibeln AVR (Akvifer Variation Ratio) föreslogs som ett sätt attutvärdera kemisk påverkan i akviferen före och efter driftsättning på ett mer övergripande sätt.

    Den kemiska analysen visade Redox variationer i de kalla brunnarna, som sannolikt berodde påblandning av grundvatten från olika djup (olika Redox potential). Arsenik, som är kännslig till högretemperaturer enligt tidigare utfört arbete, visade en minskning i koncentration. Akviferlagret visadeen lägre hårdhet (proportionell mängd kalcium och magnesium) och lägre konduktivitet än detomgivande grundvattnet, som betyder att lagret har varit mindre känslig till intrång av saltvatten frånomgivningen. PCA och klusteranalysen visade små ändringar före och efter driften. Detkonstaterades att temperaturändringarna (+6 K sommartid och -5 K vintertid) hade en försumbarpåverkan i relation till akviferens ostörda temperatur (10,5°C).

    Eftersom energiprestanda i ett akviferlager är beroende av hydrauliska och termiska aspekter hardessa studerats i projektet genom att jämföra volymmängder grundvatten som pumpades ut och insamt utifrån temperaturbalansen över året, båda med hänsyn till akviferens hydrogeologiskaförhållanden. Begreppen hydraulisk och termisk återhämtning har använts för kvantifiering avakviferens prestanda. Resultatet för det första året blev en hydraulisk återhämtning lika med 1,37 ochden termiska återhämtningen 0,33. Den hydrauliska återhämtningen av 1,37 betyder att en störreandel (37%) av lagrets vattenvolym återanvändes under kyluttaget jämfört med värmeuttagsperioden.Den termiska återhämtningen, som är relaterad till den önskade temperaturnivån (10,5°C) ellerbörvärde har det första året visar att 67% mindre kyla har plockat upp i relation till värmeuttaget.Det är viktigt att hålla i åtanke att denna indikatör är starkt beroende på börvärdet somdriftpersonalen bestämmer. Mer förståelse kring hur det hydrauliska och termiska prestanda kan tasfram i fortsättningsprojektet med hjälp av uppföljning av vattenflöden, nivåer ochgrundvattentemperaturer i systemet som utförs via en state of the art mätsystem som har applicerasunder projektet. Av speciell relevans är det fiberoptiska systemet som har installerats i samtligapumpbrunnar samt i ett antal observationsbrunnar i akviferlagret. Systemet mäter var 25 centimeteroch täcker det mesta av lagrets volym. Mätningarna kan i fortsättningen användas för att validera ennumerisk modell som har tagits fram inom projektet med programmet FEFLOW.

  • 7.
    Abuasbeh, Mohammad
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Fault Detection and Diagnosis for Brine to Water Heat Pump Systems2016Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    The overall objective of this thesis is to develop methods for fault detection and diagnosis for ground source heat pumps that can be used by servicemen to assist them to accurately detect and diagnose faults during the operation of the heat pump. The aim of this thesis is focused to develop two fault detection and diagnosis methods, sensitivity ratio and data-driven using principle component analysis.

    For the sensitivity ratio method model, two semi-empirical models for heat pump unit were built to simulate fault free and faulty conditions in the heat pump. Both models have been cross-validated by fault free experimental data. The fault free model is used as a reference. Then, fault trend analysis is performed in order to select a pair of uniquely sensitive and insensitive parameters to calculate the sensitivity ratio for each fault. When a sensitivity ratio value for a certain fault drops below a predefined value, that fault is diagnosed and an alarm message with that fault appears. The simulated faults data is used to test the model and the model successfully detected and diagnosed the faults types that were tested for different operation conditions.

    In the second method, principle component analysis is used to drive linear correlations of the original variables and calculate the principle components to reduce the dimensionality of the system. Then simple clustering technique is used for operation conditions classification and fault detection and diagnosis process. Each fault is represented by four clusters connected with three lines where each cluster represents different fault intensity level. The fault detection is performed by measuring the shortest orthogonal distance between the test point and the lines connecting the faults’ clusters. Simulated fault free and faulty data are used to train the model. Then, a new set of simulated faults data is used to test the model and the model successfully detected and diagnosed all faults type and intensity level of the tested faults for different operation conditions.

    Both models used simple seven temperature measurements, two pressure measurements (from which the condensation and evaporation temperatures are calculated) and the electrical power, as an input to the fault detection and diagnosis model. This is to reduce the cost and make it more convenient to implement. Finally, for each models, a user friendly graphical user interface is built to facilitate the model operation by the serviceman.

  • 8.
    Abuasbeh, Mohammad
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    ATES SYSTEM MONITORING PROJECT, FIRST MEASUREMENT AND PERFORMANCE EVALUATION: CASE STUDY IN SWEDEN2018Ingår i: Proceedings of the IGSHPA Research Track 2018, 2018Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Performance of Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) systems for seasonal thermal storage depends on the temperature of the extracted/injected groundwater, water pumping rates and the hydrogeological conditions of the aquifer. ATES systems are therefore often designed to maintain a temperature difference possible between the warm side and cold side of the aquifer, without risking hydraulic and thermal intrusion between them or thermal leakage to surrounding area, i.e. maximize hydraulic and thermal recovery. Monitoring the operation of pumping and observation wells is crucial for the validation of ATES groundwater models utilized for their design, and measured data provides valuable information for researchers and practitioners working in the field. After months of planning and installation work, selected measurements recorded in an ATES monitoring project in Sweden during the first three seasons of operation are reported in this paper. The ATES system is located in Solna, in Stockholm esker, and it is used to heat and cool two commercial buildings with a total area of around 30,000 m 2 . The ATES consists of 3 warm and 2 cold pumping wells that are able to pump up to 50 liters per second. The monitoring system consists of temperature sensors and flow meters placed at the pumping wells, a distributed temperature-sensing rig employing fiber optic cables as linear sensor and measuring temperature every 0.25 m along the depth of all pumping and several observation wells, yielding temporal and spatial variation data of the temperature in the aquifer. The heat injection and extraction to and from the ground is measured using power meters at the main line connecting the pumping wells to the system. The total heat and cold extracted from the aquifer during the first heating and cooling season is 190MWh and 237MWh, respectively. A total of 143 MWh of heat were extracted during the second heating season. The hydraulic and thermal recovery values of the first year of operation was 1.37 and 0.33, respectively, indicating that more storage volume (50500m3 ) was recovered during the cooling season than injected (36900m3 ) in the previous heating season. The DTS data showed traces of the thermal front from the warm storage reaching the cold one. Only 33% of the thermal energy was recovered. These losses are likely due to ambient groundwater flow as well as conduction losses at the boundaries of the storage volume. Additionally, the net energy balance over the first year corresponds to 0.12 which indicates a total net heating of the ATES over the first year. It is recommended to increase the storage volume and achieve more hydraulic and thermal balance in the ATES system. This can enhance the thermal recovery and overall performance. Continuous monitoring of the ATES is and will be ongoing for at least 3 more years. The work presented in this paper is an initial evaluation of the system aiming to optimize the ATES performance.

  • 9.
    Acuna, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Fossa, Marco
    University of Genova.
    Monzó, Patricia
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Numerically generated g-functions for ground coupled heat pump applications2012Ingår i: Proceedings of the COMSOL Conference in Milan, 2012Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In most ground-coupled heat pump systems, Borehole Heat Exchangers (BHE) represent the typical engineering solution for utilizing renewable energy from the ground. The design of a complex BHE field is a challenging task, due the inherent transient nature of the thermal interaction between the heat exchangers and the surrounding soil. A computation effective method for solving the 3D transient conduction equation describing the ground response to a variable heat load profile is the temporal superposition of pre-calculated temperature response factors or g-functions. In this study Comsol heat conduction models have been developed to calculate g-function values for a borehole field with 64 boreholes. The aim of the investigation is to get an insight on the numerical generation of temperature transfer functions and to some extent provide new information on the Finite Line Source method for analytically generated g-functions as well as on those existing behind existing design software such as EED. The results generally showed a good agreement in lower time ranges. Further in time, the Comsol model revealed to be influenced either by the domain dimensions or the simulation end time.

  • 10.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Bergvärmepumpar Kan Göras Ännu Mer Effektiva2008Ingår i: Enegi&Miljö, ISSN 1101-0568, nr 3Artikel i tidskrift (Övrig (populärvetenskap, debatt, mm))
  • 11.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Characterization and Temperature Measurement Techniques of Energy Wells for Heat Pumps2008Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    Ground source heat pumps are a widely used approach to efficiently heat single family houses. In addition to using the ground as a heat source during the winter, it can be used as heat sink and as a free cooling source during the summer. The most common way to carry out the heat exchange with the ground is with the help of energy collectors (borehole heat exchangers) in vertical wells. The quality of the heat exchange depends on the type of collector and on the flow conditions of the circulating fluid. For a complete understanding of the heat transfer performance, it is necessary to carry out careful temperature measurements at research installations and to do a preliminary characterization of the boreholes. These activities might represent a significant cost saving since the system can be optimized based on their outcome. The characterization consists of determining the type of rock and its thermal properties, the groundwater flow at different depths, and the borehole deviation according to the expected position. A comprehensive study about these characterization actions as well as temperature measurement techniques in boreholes using thermocouples and fiber optic technology are described in this report. Study cases from real installations are also presented to exemplify the characterization and measurement methods.

  • 12.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Distributed thermal response tests: New insights on U-pipe and Coaxial heat exchangers in groundwater-filled boreholes2013Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    U-pipe Borehole Heat Exchangers (BHE) are widely used today in ground source heating and cooling systems in spite of their less than optimal performance. This thesis provides a better understanding on the function of U-pipe BHEs and Investigates alternative methods to reduce the temperature difference between the circulating fluid and the borehole wall, including one thermosyphon and three different types of coaxial BHEs.

    Field tests are performed using distributed temperature measurements along U-pipe and coaxial heat exchangers installed in groundwater filled boreholes. The measurements are carried out during heat injection thermal response tests and during short heat extraction periods using heat pumps. Temperatures are measured inside the secondary fluid path, in the groundwater, and at the borehole wall. These type of temperature measurements were until now missing.

    A new method for testing borehole heat exchangers, Distributed Thermal Response Test (DTRT), has been proposed and demonstrated in U-pipe, pipe-in-pipe, and multi-pipe BHE designs. The method allows the quantification of the BHE performance at a local level.

    The operation of a U-pipe thermosyphon BHE consisting of an insulated down-comer and a larger riser pipe using CO2 as a secondary fluid has been demonstrated in a groundwater filled borehole, 70 m deep. It was found that the CO2 may be sub-cooled at the bottom and that it flows upwards through the riser in liquid state until about 30 m depth, where it starts to evaporate.

    Various power levels and different volumetric flow rates have been imposed to the tested BHEs and used to calculate local ground thermal conductivities and thermal resistances. The local ground thermal conductivities, preferably evaluated at thermal recovery conditions during DTRTs, were found to vary with depth. Local and effective borehole thermal resistances in most heat exchangers have been calculated, and their differences have been discussed in an effort to suggest better methods for interpretation of data from field tests.

    Large thermal shunt flow between down- and up-going flow channels was identified in all heat exchanger types, particularly at low volumetric flow rates, except in a multi-pipe BHE having an insulated central pipe where the thermal contact between down- and up-coming fluid was almost eliminated.

    At relatively high volumetric flow rates, U-pipe BHEs show a nearly even distribution of the heat transfer between the ground and the secondary fluid along the depth. The same applies to all coaxial BHEs as long as the flow travels downwards through the central pipe. In the opposite flow direction, an uneven power distribution was measured in multi-chamber and multi-pipe BHEs.

    Pipe-in-pipe and multi-pipe coaxial heat exchangers show significantly lower local borehole resistances than U-pipes, ranging in average between 0.015 and 0.040 Km/W. These heat exchangers can significantly decrease the temperature difference between the secondary fluid and the ground and may allow the use of plain water as secondary fluid, an alternative to typical antifreeze aqueous solutions. The latter was demonstrated in a pipe-in-pipe BHE having an effective resistance of about 0.030 Km/W.

    Forced convection in the groundwater achieved by injecting nitrogen bubbles was found to reduce the local thermal resistance in U-pipe BHEs by about 30% during heat injection conditions. The temperatures inside the groundwater are homogenized while injecting the N2, and no radial temperature gradients are then identified. The fluid to groundwater thermal resistance during forced convection was measured to be 0.036 Km/W. This resistance varied between this value and 0.072 Km/W during natural convection conditions in the groundwater, being highest during heat pump operation at temperatures close to the water density maximum.

  • 13.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Effektivare Utnyttjande av Energibrunnar för Värmepumpar Undersöks på KTH2010Ingår i: KYLA Värmepumpar, Vol. 6Artikel i tidskrift (Övrig (populärvetenskap, debatt, mm))
  • 14.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Forskningsprojekt Ska Ge Effektivare Bergvärme2009Ingår i: VVS Forum, ISSN 0346-4644, nr 1Artikel i tidskrift (Övrig (populärvetenskap, debatt, mm))
  • 15.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Framtidens värmesystem med borrhålsvärmeväxlare2011Ingår i: Energi&Miljö, ISSN 1101-0568, nr 2Artikel i tidskrift (Övrig (populärvetenskap, debatt, mm))
  • 16.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Improvements of U-pipe Borehole Heat Exchangers2010Licentiatavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    The sales of Ground Source Heat Pumps in Sweden and many other countries are having a rapid growth in the last decade. Today, there are approximately 360 000 systems installed in Sweden, with a growing rate of about 30 000 installations per year. The most common way to exchange heat with the bedrock in ground source heat pump applications is circulating a secondary fluid through a Borehole Heat Exchanger (BHE), a closed loop in a vertical borehole. The fluid transports the heat from the ground to a certain heating and/or cooling application. A fluid with one degree higher or lower temperature coming out from the borehole may represent a 2-3% change in the COP of a heat pump system. It is therefore of great relevance to design cost effective and easy to install borehole heat exchangers. U-pipe BHEs consisting of two equal cylindrical pipes connected together at the borehole bottom have dominated the market for several years in spite of their relatively poor thermal performance and, still, there exist many uncertainties about how to optimize them. Although more efficient BHEs have been discussed for many years, the introduction of new designs has been practically lacking. However, the interest for innovation within this field is increasing nowadays and more effective methods for injecting or extracting heat into/from the ground (better BHEs) with smaller temperature differences between the heat secondary fluid and the surrounding bedrock must be suggested for introduction into the market.

    This report presents the analysis of several groundwater filled borehole heat exchangers, including standard and alternative U-pipe configurations (e.g. with spacers, grooves), as well as two coaxial designs. The study embraces measurements of borehole deviation, ground water flow, undisturbed ground temperature profile, secondary fluid and groundwater temperature variations in time, theoretical analyses with a FEM software, Distributed Thermal Response Test (DTRT), and pressure drop. Significant attention is devoted to distributed temperature measurements using optic fiber cables along the BHEs during heat extraction and heat injection from and to the ground.

  • 17.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Optimera med Rätt Kollektorval2010Ingår i: Borrsvängen, ISSN 1103-7938, nr 2Artikel i tidskrift (Övrig (populärvetenskap, debatt, mm))
  • 18.
    Acuña, José
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Slang intill bergväggen ger effektivare värmeväxling2009Ingår i: HUSBYGGAREN, ISSN 0018-7968, nr 6Artikel i tidskrift (Övrig (populärvetenskap, debatt, mm))
  • 19.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Mogensen, Palne
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Distributed Thermal Response Tests on a Multi-pipe Coaxial Borehole Heat Exchanger2011Ingår i: HVAC & R RESEARCH, ISSN 1078-9669, E-ISSN 1938-5587, Vol. 17, nr 6, s. 1012-1029Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In a distributed thermal response test, distributed temperature measurements are taken along a borehole heat exchanger during thermal response tests, allowing the determination of local ground thermal conductivities and borehole thermal resistances. In this article, the first results from six heat injection distributed thermal response tests carried out on a new, thermally insulated leg type, multi-pipe coaxial borehole heat exchanger are presented. The borehole heat exchanger consists of 1 insulated central and 12 peripheral pipes. Temperature measurements are carried out using fiber-optic cables placed inside the borehole heat exchanger pipes. Unique temperature and thermal power profiles along the borehole depth as a function of the flow rate and the total thermal power injected into the borehole are presented. A line source model is used for simulating the borehole heat exchanger thermal response and determining local variations of the ground thermal conductivity and borehole thermal resistance. The flow regime in the peripheral pipes is laminar during all distributed thermal response tests and average thermal resistances remain relatively constant, independently of the volumetric flow rate, being lower than those corresponding to U-pipe borehole heat exchangers. The thermal insulation of the central pipe significantly reduces the thermal shunt to the peripheral pipes even at low volumetric flow rates.

  • 20.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Mogensen, Palne
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Evaluation of a coaxial borehole heat exchanger prototype2010Ingår i: Proceedings of the 14th ASME International Heat Transfer Conference, ASME Press, 2010Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Different borehole heat exchanger designs have been discussed for many years. However, the U-pipe design has dominated the market, and the introduction of new designs has been practically lacking. The interest for innovation within this field is rapidly increasing and other designs are being introduced on the market. This paper presents a general state of the art summary of the borehole heat exchanger research in the last years. A first study of a prototype coaxial borehole heat exchanger consisting of one central pipe and five external channels is also presented. The particular geometry of the heat exchanger is analyzed thermally in 2-D with a FEM software. An experimental evaluation consisting of two in situ thermal response tests and measurements of the pressure drop at different flow rates is also presented. The latter tests are carried out at two different flow directions with an extra temperature measurement point at the borehole bottom that shows the different heat flow distribution along the heat exchanger for the two flow cases. The borehole thermal resistance of the coaxial design is calculated both based on experimental data and theoretically.

  • 21.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Mogensen, Preben
    Palne Mogensen AB.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Distributed Thermal Response Test on a U-Pipe Borehole Heat Exchanger2009Ingår i: Proc. Effstock 2009, 11th International Conference on Thermal Energy Storage, Stockholm, Sweden: Academic Conferences Publishing, 2009Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In a Distributed Thermal Response Test (DTRT) the ground thermal conductivity and boreholethermal resistance are determined at many instances along the borehole. Here, such a testis carried out at a 260 m deep water filled energy well, equipped with a U-pipe borehole heatexchanger, containing an aqueous solution of ethanol as working fluid. Distributed temperaturemeasurements are carried out using fiber optic cables placed inside the U-pipe, duringfour test phases: undisturbed ground conditions, fluid pre-circulation, constant heat injection,and borehole recovery. A line source model is used for simulating the borehole thermal response.Fluid temperature profiles during the test are presented. The results show local variationsof the ground thermal conductivity and borehole thermal resistance along the boreholedepth, as well as a deviation of the latter as compared to the one resulting from a standardthermal response test.

  • 22.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    A novel coaxial BHE: Description and first Distributed Thermal Response Test Measurements2010Ingår i: Proceedings World Geothermal Congress 2010, 2010, s. paper 2953-Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    The thermal performance of a Borehole Heat Exchanger plays a significant role when defining the quality of heat exchange with the ground in Ground Source Heat Pumps. Different designs have been discussed and increased interest on innovation within this field has taken place during the last years. This paper presents the first measurement results from a 189 meters deep novel coaxial Borehole Heat Exchanger, consisting of an inner central pipe and an annular channel in direct contact with the surrounding bedrock. The measurements were taken during a distributed thermal response test using fiber optic cables installed in the energy well. Fluid temperature every ten meters along the borehole depth are presented and compared with similar measurements from a common U-pipe heat exchanger. A unique measurement of the borehole wall temperature in the coaxial collector illustrates how effective the heat transfer performance is through the annular channel.

  • 23.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Comprehensive Summary of Borehole Heat Exchanger Research at KTH2010Ingår i: IIR/Eurotherm Sustainable Refrigeration and Heat Pump Technology Conference, Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2010, s. 69-Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    A research project that aims at presenting recommendations for improving the COP of ground source heat pump systems by 10-20% through better design of Borehole Heat Exchangers (BHE) is described in this paper. Experiments are carried out with temperature measurements taken in different BHE types during heat pump operation conditions as well as during the thermal response tests. It is also expected to point out methods for having natural fluid circulation in the BHE, i.e. demonstrating that the heat carrier fluid can naturally circulate thanks to temperature induced density differences along the borehole depth, and thereby avoiding the use of electricity consuming pumps. A brief background presenting the most relevant work regarding BHE research around the world is first presented, followed by a comprehensive description of the current research at KTH. Some new measurements and obtained results are presented as an estimation of to what extent the project results have been achieved is discussed. An analysis on how the project results could allow reducing the borehole depth keeping today’s Coefficient of Performance is presented.

  • 24.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Distributed Temperature Measurements on a Multi-pipe Coaxial Borehole Heat Exchanger2011Ingår i: IEA Heat Pump Conference, International Energy Agency , 2011, s. 4.19-Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    The first experiences with a multi-pipe borehole heat exchanger prototype consisting of an insulated central pipe and twelve parallel peripheral pipes are described. Secondary fluid distributed temperature measurements along the borehole depth, being the only ones of its kind in this type of heat exchanger, are presented and discussed. The measurements are carried out with fiber optic cables during heat injection into the ground, giving a detailed visualization of what happens both along the central and peripheral flow channels. The heat exchange with the ground mainly occurs along the peripheral channels and an indication of almost no thermal short circuiting, even while having large temperature differences between the down and upwards channels, is observed.

  • 25.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Distributed thermal response tests on pipe-in-pipe borehole heat exchangers2013Ingår i: Applied Energy, ISSN 0306-2619, E-ISSN 1872-9118, Vol. 109, nr SI, s. 312-320Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Borehole Thermal Energy Storage systems typically use U-pipe Borehole Heat Exchangers (BHE) having borehole thermal resistances of at least 0.06 K m/W. Obviously, there is room for improvement in the U-pipe design to decrease these values. Additionally, there is a need for methods of getting more detailed knowledge about the performance of BHEs. Performing Distributed Thermal Response Tests (DTRT) on new proposed designs helps to fill this gap, as the ground thermal conductivity and thermal resistances in a BHE can be determined at many instances in the borehole thanks to distributed temperature measurements along the depth. In this paper, results from three heat injection DTRTs carried out on two coaxial pipe-in-pipe BHEs at different flow rates are presented for the first time. The tested pipe-in-pipe geometry consists of a central tube inserted into a larger external flexible pipe, forming an annular space between them. The external pipe is pressed to the borehole wall by applying a slight overpressure at the inside, resulting in good thermal contact and at the same time opening up for a novel method for measuring the borehole wall temperature in situ, by squeezing a fiber optic cable between the external pipe and the borehole wall. A reflection about how to calculate borehole thermal resistance in pipe-in-pipe BHEs is presented. Detailed fluid and borehole wall temperatures along the depth during the whole duration of the DTRTs allowed to calculate local and effective borehole thermal resistances and ground thermal conductivities. Local thermal resistances were found to be almost negligible as compared to U-pipe BHEs, and the effective borehole resistance equal to about 0.03 K m/W. The injected power was found to be almost evenly distributed along the depth.

  • 26.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Experimental Comparison of Four Borehole Heat Exchangers2008Ingår i: Refrigeration Science and Technology Proceedings, Copenhagen: International Institute of Refrigeration, 2008, s. SEC09-W1-09Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    The most common way to exchange heat with the bedrock in ground source heat pump applications is circulating a secondary fluid through a closed U-pipe loop in a vertical borehole. This fluid transports the heat from the rock to the ground source heat pump evaporator. The quality of the heat exchange with the ground and the necessary pumping power to generate the fluid circulation are dependent on the type of fluid and its flow conditions along the pipe. Four different borehole heat exchangers are tested using ethyl alcohol with 20% volume concentration. The fluid temperatures are logged at the borehole inlet, bottom, and outlet. The collectors are compared based on their borehole thermal resistance and pressure drop at different flow rates. The results indicate that the pipe dimensions play an important roll, spacers might not contribute to better heat transfer, and inner micro fins in the pipes improve the performance of the collectors.

  • 27.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    First Experiences with Coaxial Borehole Heat Exchangers2011Ingår i: Proceedings of the IIR Conference on Sources/Sinks alternative to the outside Air for HPs and AC techniques, International Institute of Refrigeration, 2011Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Some experiences with coaxial borehole heat exchanger prototypes are discussed here. Four different designs are described as they have been part of a research project at KTH: two pipe-inpipe annular designs, one multi-pipe and one multi-chamber design. A special focus is given to two of the prototypes, a pipe-in-pipe design with the external flow channel consisting of an annular cross section and partly insulated central pipe, and a multi-pipe design with twelve parallel peripheral pipes and an insulated central channel. The secondary fluid temperature profiles at low volumetric flow rates are presented for these two prototypes, measured with fiber optic cables during thermal response tests and allowing a detailed visualization of what happens along the heat exchanger depth. It is the first time this is carried out in these types of borehole heat exchangers. The measurements indicate good thermal performance and point at potential uses for these heat exchangers in different ground coupled applications.

  • 28.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Hill, Peter
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Characterization of Boreholes: Results from a U-pipe Borehole Heat Exchanger Installation2008Ingår i: Proceedings 9th IEA Heat Pump Conference 2008: Conference Proceedings, Zurich, Switzerland: International Energy Agency , 2008, s. 4-19Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Heat exchange with the bedrock for ground source heat pumps is commonly done with the help of U-pipe energy collectors in vertical boreholes. At the moment, there exist many uncertainties about how efficient the heat transfer between the rock and the collector is. For a complete performance analysis of these systems, a 260 m deep water filled borehole is characterized, by measuring the borehole deviation, the ground water flow and the undisturbed ground temperature. Significant attention is devoted to detailed temperature measurements along the borehole depth during operation providing a complete description of the temperature variations in time both for the secondary working fluid and for the ground water. The results show a deviated borehole from the vertical direction without any relevant ground water flow. The undisturbed ground temperature gradient varies from negative to positive at approximately half of the borehole depth. The transient response of the borehole during the heat pump start up is illustrated and it is observed that there does not exist any thermal short circuiting between the down and up-going pipes when the system is in operation.

  • 29.
    Acuña, José
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Khodabandeh, Rahmat
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Weber, Kenneth
    Distributed Temperature Measurements on a U-pipe Thermosyphon Borehole Heat Exchanger With CO22010Ingår i: Refrigeration Science and Technology Proceedings, Sydney, Australia: International Institute of Refrigeration, 2010Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In thermosyphon Borehole Heat Exchangers, a heat carrier fluid circulates while exchanging heat with the ground without the need of a circulation pump, representing an attractive alternative when compared to other more conventional systems. Normally, the fluid is at liquid-vapor saturation conditions and circulation is maintained by density differences between the two phases as the fluid absorbs energy from the ground. This paper presents some experimental experiences from a 65 meter deep thermosyphon borehole heat exchanger loop using Carbon Dioxide as heat carrier fluid, instrumented with a fiber optic cable for distributed temperature measurements along the borehole depth. The heat exchanger consists of an insulated copper tube through which the liquid CO2 flows downwards, and a copper tube acting as a riser. The results show temperatures every two meters along the riser, illustrating the heat transfer process in the loop during several heat pump cycles.

  • 30.
    af Burén, Claës
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Piska eller morot?: En studie av möjligheter och hinder samt förslag på åtgärder till förändringar inom den svenska industrin i syfte att öka energieffektiviseringsarbetet.2013Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [sv]

    Sverige är idag beroende av en säker tillgång till energi och att detta sker till konkurrenskraftiga priser. Trots att det finns både ny teknik och styrmedel för energieffektivisering så har inte den kostnadseffektiva energieffektiviseringspotentialen realiserats fullt ut. Industrin påverkas av ett antal styrmedel inom klimat- och energiområdet, som har relevans för energieffektiviseringar. Det handlar t.ex. om energi- och koldioxidskatter, utsläppshandelssystemet, elcertifikatsystem samt Programmet för energieffektivisering (PFE).

    Det råder idag en oenighet om styrmedel ska utformas som en morot eller piska för energieffektiviseringsarbetet. Detta examensarbete har tillkommit i syftet att undersöka styrmedel för att genomföra energieffektiviseringar inom den svenska industrin. Syftet är också att identifiera tänkbara möjligheter och hinder samt ge förslag på åtgärder till förändringar för att förbättra energieffektiviseringsarbetet. Examensarbetet sker också som en del av Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademins (IVA) projekt ”Ett energieffektivt samhälle”.

    Undersökningen bygger på intervjuer med företrädare för företag, intresseorganisationer, myndigheter och andra oberoende aktörer med koppling till industrin. En litteraturstudie över nuvarande styrmedel och dess påverkan på den svenska industrin samt en internationell utblick har gjorts.

    Programmet för energieffektivisering (PFE), Energikartläggningscheckar (EKC), Miljöbalken, Ekodesign direktivet (ErP), Energi- och koldioxidskatter, Utsläppshandelsystemet (ETS) och Elcertifikatsystemet påverkar energieffektiviseringsarbetet inom industrin. Studien har visat att inget styrmedel har en total genomslagskraft på industrins aktörer. Frivilliga PFE med tydliga ekonomiska incitament och den tvingande ErP med krav på produkt och märkning anses vara ett bra och väl fungerande styrmedel. EKC kan förbättras med större incitament för de deltagande företagen. Miljöbalken kritiseras för tolkningsproblem och utdragna tillståndsprocesser. Industrins konkurrenskraft påverkas negativt av ökade skatter och ETS medan styrmedel som PFE och EKC har en positiv marknadspåverkan. Endast PFE och Miljöbalken har krav på att ett kontinuerligt energiarbete. Inget av de studerade styrmedlen är långsiktigt utformade, då det sker en kontinuerlig förändring av dessa genom antingen tolkning eller tillämpning.

    Bristfällig kunskap om energieffektiviseringar och den potential som finns för företaget att genomföra arbetet är ett stort hinder. En viktig drivkraft är därför att det finns ett tydligt informationsincitament där det klart framgår vinster med åtgärden dvs. att målet styr medlet. Resursbrister i organisationen, både vad gäller humankapital och av finansiell art, utgör hinder. Den främsta finansiella drivkraften för energieffektiviseringsinvesteringar är att det ger en avkastning på investeringen, vilket i längden bidrar till ett bättre resultat för företaget. Problem med differentierade regler och osäkerheten i att medverka i företagsöverskridande samarbeten är ett hinder. Möjligheten till att erhålla konkurrensfördelar, är den främsta drivkraften till ett utökat effektiviseringsarbete. Snedvridningar av konkurrensen och kortsiktig planering är hinder. En viktig drivkraft till energieffektiviseringslösningar inom energimarknaden är om det ger kostnadseffektiva lösningar för företaget och samhället i stort. Vad som är samhällsekonomiskt lönsamt är dock inte automatiskt företagsekonomiskt lönsamt.

    Myndigheter och företag behöver tillhandahålla klara och tydliga riktlinjer för energieffektiviseringar och uppföljning av arbetets genomförande samt redovisa vilka samhällsekonomiska och företagsekonomiska vinster som kan erhållas. Myndigheter måste ge stöd till samhällsviktiga investeringar och tillse att dessa inte påverkar konkurrenssituationen på marknaden. Långsiktighet, kostnadseffektivitet, teknikneutralitet samt att legitima aktörer deltar i processen är andra viktiga faktorer. Företag bör se till att den finansiella strukturen anpassas till att prioritera energieffektiviseringsarbetet. Industrin bör eftersträva ett kontinuerligt och långsiktighet effektiviseringsarbete genom att t.ex. lyfta fram nya nyckeltal samt att uppmuntra anställda att vara delaktiga i utvecklingsprocessen. Samarbeten, i form av samproduktion mellan universitet och högskolor, olika forskningsinstitutet, intresseorganisation och de enskilda företagen ska premieras för ökat kunskapsutbyte och minskade kostnader vad gäller effektiviseringsarbetet.

    Den svenska industrin påverkas således av ett antal styrmedel inom energiområdet. Hinder och drivkrafter kan indikera kravnivåer utifrån vilka konkreta åtgärder kan vidtas, som behövs för ett framgångsrikt energieffektiviseringsarbete. Viktigt blir att identifiera möjligheter och hinder samt att föreslå konkreta åtgärder till förändringar inom olika sektorer.

    Den centrala frågan i denna studie är om styrmedel ska vara utformat som en piska eller morot? Forskningen vad gäller energieffektiviseringar visar på att en kombination av frivilliga, tvingande och ekonomiska styrmedel behövs för en gynnsam utveckling. Aktörer med skilda intressen och förutsättningar kräver en mångfald av åtgärder som både lockar och om nödvändigt pushar aktörerna till energieffektiviseringsarbete. Respondenterna delar denna uppfattning men tillägger att om inte heterogeniteten bland aktörerna uppmärksammas fullt ut finns en fara att energieffektiviseringsarbetet missgynnas när industrin kan komma att utlokalisera till andra delar av världen för att undgå tvingande regler eller pålagor. Således kan följande slutsats dras av det anförda nämligen att den initiala frågan om styrmedel som ”piska eller morot” måste omformuleras till ett konstaterande. För ett effektivt energieffektiviseringsarbete måste både styrmedel i form av piska och morot kombineras och en bredare syn på begreppet energieffektivisering ske.  Det viktiga är en anpassning och en väl avvägd kombination av styrmedel för att gynna både energieffektiviseringsarbetet, industrin och samhället i stort.

  • 31. Ahangar Zonouzi, S.
    et al.
    Khodabandeh, Rahmatollah
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Safarzadeh, H.
    Aminfar, H.
    Trushkina, Y.
    Mohammadpourfard, M.
    Ghanbarpour, Morteza
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik.
    Salazar Alvarez, G.
    Experimental investigation of the flow and heat transfer of magnetic nanofluid in a vertical tube in the presence of magnetic quadrupole field2018Ingår i: Experimental Thermal and Fluid Science, ISSN 0894-1777, E-ISSN 1879-2286, Vol. 91, s. 155-165Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In this paper, the effects of applying magnetic field on hydrodynamics and heat transfer of Fe3O4/water magnetic nanofluid flowing inside a vertical tube have been studied experimentally. The applied magnetic field was resulted from quadrupole magnets located at different axial positions along the tube length. The variations of the local heat transfer coefficient and also the pressure drop of the ferrofluid flow along the length of the tube by applying the magnetic quadrupole field have been investigated for different Reynolds numbers. The obtained experimental results show maximum enhancements of 23.4%, 37.9% and 48.9% in the local heat transfer coefficient for the magnetic nanofluid with 2 vol% Fe3O4 in the presence of the quadrupole magnets located at three different axial installation positions for the Reynolds number of 580 and the relative increase in total pressure drop by applying the magnetic field is about 1% for Re = 580. The increase of the heat transfer coefficient is due to the radial magnetic force toward the heated wall generated by magnetic quadrupole field acting over the ferrofluid flowing inside the tube so that the velocity of the ferrofluid in the vicinity of the heated wall is increased. It is also observed that the enhancement of heat transfer coefficient by applying magnetic quadrupole is decreased with increasing the Reynolds number.

  • 32.
    Al Shadidi, Kamilla
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Oil Cooling of Electric Motor using CFD2014Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    This thesis investigated the heat transfer of internally oil cooled rotors in permanent magnet electric machines which are, among other things, used in hybrid vehicles or zero emission vehicles. The magnets become sensitive and can be demagnetized at high working temperatures, hence the need of cooling. The scope of this work included CFD simulations in STAR-CCM+. Three different 3D multiphase models simulating the oil propagation in the rotor were performed. A Lagrangian multiphase model combined with a fluid film model was the most suitable model for simulating the spray of the oil and the film thickness along the inner rotor wall. It was noticed that periodic boundaries caused problems for the fluid film model, therefore a complete geometry was preferred over a truncated model. The 3D solutions provided thicker film thicknesses than the analytical solutions from the fluid film thickness theory. The maximum analytical thickness was of the same order of magnitude as the surface average film thickness provided by the multiphase models. This thickness was assumed to be constant when used as the base for the fluid region in the 2D one-phase models.The study showed that aluminum was the most suitable rotor material due to its high conductive capacity, which provided a more even distribution of the temperature in the solid and hence resulted in lower overall temperatures. The cooling power increased linearly with the volumetric flow rate, however the heat transfer coefficient decreased for the higher flow rates. A volumetric flow rate of 10dl/min was recommended. A 2D model was compared to a preliminary experiment and showed that these were not correlated. The conclusion was that more experiments and simulations are needed in order to confirm the validity of the 2D model.

  • 33.
    Al Taweel, Maher
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    CFD simulering av kallras: Undersökning av temperatur- och luftbeteende intill höga glasfasader och i vistelsezon med golvvärme som en värmekälla2013Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    Glass has sophisticated front properties and are used as facades in high buildings. During cold periods, these glass facades could cause thermal discomfort, due to cold downdraught. Cold downdraught can be countered by placing heaters under glass surfaces. Nowadays technology offers highly insulating windows, which is why there is an interest to investigate the indoor climate with only underfloor heating. The research in this area is limited, and few empirical methods are available. Theoretical analysis has begun but it still brand new.

    The aim of this investigation was to present the thermal indoor climate influenced by various parameters, such as outdoor temperature, U-value and the glass height. The results were also meant to be used as reference tools in future projects. A reference building was modeled in simulation software called CFD Star-CCM+.

    The assignment was initiated by Incoord, a leading consulting company in energy, indoor climate and installation planning.

    The results showed that the air velocity increases with decreasing outdoor temperature and decreases with increasing thermal insulation (lower U-value). At the edges of the glass the air velocity becomes twice as large compared to the velocity of the air in the middle of the atrium. The air velocity (maximum and average) at 0.1 m above the floor is always higher than at 2.0 m. The lowest air velocities start from about 0.25 m/s at 0 ℃ and reaches to 0.60 m/s at -20 ℃. That means these air velocities are too high for what is accepted as a good indoor climate, where the maximum allowable air velocity is 0.15 m/s.

    The outdoor temperatures and the glass facade’s U-value also have an effect on the surface temperature of the glass facade. This decreases the surface temperature with decreased outdoor temperature, and the surface temperature increases at lower U-value.

    The height of the glass facades proved to affect both the air velocity in the occupied zone and in the glass surface temperature. The air velocity increases with the glass’ height. The increase is higher at 0.1 m than at 2.0 m above the floor.

    The result shows also that the average air velocity is lower than 0,15 m/s at window height lower than 5 m. But, at the same height the maximum air velocity is higher than 0.3 m/s. The surface temperature of the glass facades increases with the glass’ height. This is because the indoor heat transfer coefficient increases with height. The outdoor heat transfer coefficient is a function of the wind speed and was assumed to be constant.

    The underfloor heating, which is represented in the simulations with a floor surface temperature of 27 ℃, is not enough to maintain a good indoor climate in any of simulations.

    The results of this thesis showed a strong relation between indoor climate, outdoor temperature, U-value and the glass height. This study also showed that the floor heating is not enough to counteract the cold draft during extreme cold periods, in high glass buildings. The presented results can be used as a reference tool for the assessment of air velocities and surface temperatures, in similar high buildings.

  • 34.
    Ali, Rashid
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Phase Change Phenomena During Fluid Flow in Microchannels2010Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Phase change phenomena of a fluid flowing in a micro channel may be exploited to make the heat exchangers more compact and energy efficient. Compact heat exchangers offer several advantages such as light weight, low cost, energy efficiency, capability of removing high heat fluxes and charge reduction are a few to mention. Phase change phenomena in macro or conventional channels have been investigated since long but in case of micro channels, fewer studies of phase change have been conducted and underlying phenomena during two-phase flow in micro channels are not yet fully understood. It is clear from the literature that the two-phase flow models developed for conventional channels do not perform well when extrapolated to micro scale.

    In the current thesis, the experimental flow boiling results for micro channels are reported. Experiments were conducted in circular, stainless steel and quartz tubes in both horizontal and vertical orientations. The internal diameters of steel tubes tested were 1.70 mm, 1.224 mm and the diameter of quartz tube tested was 0.781 mm. The quartz tube was coated with a thin, electrically conductive, transparent layer of Indium-Tin-Oxide (ITO) making simultaneous heating and visualization possible. Test tubes were heated electrically using DC power supply. Two refrigerants R134a and R245fa were used as working fluids during the tests. Experiments were conducted at a wide variety of operating conditions.

    Flow visualization results obtained with quartz tube clearly showed the presence of confinement effects and consequently an early transition to annular flow for micro channels. Several flow pattern images were captured during flow boiling of R134a in quartz tube. Flow patterns recorded during the experiments were presented in the form of Reynolds number versus vapour quality and superficial liquid velocity versus superficial gas velocity plots. Experimental flow pattern maps so obtained were also compared with the other flow pattern maps available in the literature showing a poor agreement. Flow boiling heat transfer results for quartz and steel tubes indicate that the heat transfer coefficient increases with heat flux and system pressure but is independent on mass flux and vapour quality. Experimental flow boiling heat transfer coefficient results were compared with those obtained using different correlations from the literature. Heat transfer experiments with steel tubes were continued up to dryout condition and it was observed that dryout conditions always started close to the exit of the tube. The dryout heat flux increased with mass flux and decreased with exit vapour quality. The dryout data were compared with some well known CHF correlations available in the literature. Two-phase frictional pressure drop for the quartz tube was also obtained under different operating conditions. As expected, two-phase frictional pressure drop increased with mass flux and exit vapour quality.

  • 35.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Dryout Characteristics During Flow Boiling of R134a in Vertical Circular Minichannels2011Ingår i: International Journal of Heat and Mass Transfer, ISSN 0017-9310, E-ISSN 1879-2189, Vol. 54, nr 11-12, s. 2434-2445Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In this paper, the experimental results of dryout during flow boiling in minichannels are reported and analysed. Experiments were carried out in vertical circular minichannels with internal diameters of 1.22 mm and 1.70 mm and a fixed heated length of 220 mm. R134a was used as working fluid. Mass flux was varied from 50 kg/m(2) s to 600 kg/m(2) s and experiments were performed at two different system pressures corresponding to saturation temperatures of 27 degrees C and 32 degrees C. Experimental results show that the dryout heat flux increases with mass flux and decreases with tube diameter while system pressure has no clear effect for the range of experimental conditions covered. Finally, the prediction capabilities of the well known critical heat flux (CHF) correlations are also tested.

  • 36.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Claudi, Martin-Callizo
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Flow Patterns and Flow Pattern Maps for Microchannels2010Ingår i: 2010 3rd International Conference on Thermal Issues in Emerging Technologies, Theory and Applications - Proceedings, ThETA3 2010, 2010, s. 33-42Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Dense packaging of electronic components generates very high heat fluxes and therefore results in challenges for proper thermal management of such components. Microchannel based evaporators with phase changing liquids are regarded as a promising solution for such high heat flux cooling applications. Due to confinement of flow and differences in the relative importance of governing phenomena, the two-phase flow and heat transfer characteristics of microchannels have been shown to be different from those of conventional sized channels. The fact that microchannel is an attractive cooling option but at the same time there is a clear lack of understanding of related hydrodynamic and thermal transport phenomena which provides an impetus for microchannel research. This paper presents the flow patterns and flow pattern maps obtained for an experimental study of R134a during flow boiling in a horizontal microchannel. The microchannel was a fused silica tube, the outer surface of which was coated with thin, transparent and electrically conductive layer of Indium-Tin-Oxide (ITO). The microchannel was 781 m in internal diameter and 191 mm in heated length. Operating parameters during the experiments were: mass flux 100-400 kg/m2 s, heat flux 5-45 kW/m2, saturation temperature 25 and 30 °C. A High speed camera was used with a close up lens to capture the flow patterns evolved along the channel. Flow pattern maps are presented in terms of superficial gas and liquid velocity and in terms of Reynolds number and vapor quality plots. The results are compared with some flow pattern maps for conventional and micro scale channels available in literature.

  • 37.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    A Visualization Study During Flow Boiling of R134a In A Horizontal Microchannel2010Ingår i: ASME 2010 8th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels Collocated with 3rd Joint US-European Fluids Engineering Summer Meeting, ICNMM2010, 2010, s. 85-94Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In this paper, the experimental flow boiling visualization results of a microchannel are presented and discussed. A series of visualization experiments have been conducted in a horizontal, circular, uniformly heated microchannel, to record the two-phase flow patterns evolved during the boiling process and to study the ebullition process. A high speed camera (REDLAKE HG50LE) with a maximum of 100000 fps together with tungsten lights was used to capture the images along the test section. Microchannel was made of circular fused silica tube having an internal diameter of 0.781 mm and a uniformly heated length of 191 mm. Outside of the test tube was coated with a thin, electrically conductive layer of Indium Tin Oxide (ITO) for direct heating of the test section. Refrigerant R134a was used as working fluid and experiments were performed at two different system pressures corresponding to saturation temperatures of 25 degrees C and 30 degrees C. Mass flux was varied from 100 kg/m(2)s to 400 kg/m(2)s and heat flux ranged from 5 kW/m(2) to 45 kW/m(2). Visualization results show that the bubble growth is restricted by the tube diameter which results in very short existence of isolated bubbly flow regime except essentially restricted to a very short length of test tube. Flow patterns observed along the length were: Isolated bubble, elongated bubble, slug flow, semi annular and annular flow. Rigorous boiling and increased coalescence rates were observed with increase in heat flux. Bubble frequency was observed to increase with both heat and mass flux. A comparison with our previous flow boiling visualization studies, carried out for a test tube of 1.33 mm internal diameter, shows that the number of active nucleation sites is less while the bubble frequency is higher for the current study. Mean bubble length and bubble velocity during elongated bubble flow pattern have also been calculated from the images obtained during the tests.

  • 38.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Experimental Investigation of Two-phase Pressure Drop in a Microchannel2011Ingår i: Heat Transfer Engineering, ISSN 0145-7632, E-ISSN 1521-0537, Vol. 32, nr 13/14, s. 1126-1138Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Experimental results of two-phase pressure drop in a horizontal circular microchannel are reported in this paper. A test tube was made of fused silica having an internal diameter of 781 mu m with a total length of 261 mm and a heated length of 191 mm. The outer surface of the test tube was coated with an electrically conductive thin layer of ITO (indium tin oxide) for direct heating of the test section. Refrigerants R134a and R245fa were used as the working fluids, and mass flux during the experiments was varied between 100 and 650 kg/m(2)-s. Experiments were performed at two different system pressures corresponding to saturation temperatures of 25 degrees C and 30 degrees C for R134a and at three different system pressures corresponding to saturation temperatures of 30 degrees C, 35 degrees C, and 40 degrees C for R245fa. Two-phase frictional pressure drop characteristics with variation of mass flux, vapor fraction, saturation temperature, and heat flux were explored in detail. Finally, the prediction capability of some well-known correlations available in the literature, some developed for macrochannels and others especially developed for microchannels, was assessed.

  • 39.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Flow Boiling Heat Transfer Characteristics of a Minichannel up to Dryout Condition2010Ingår i: MNHMT2009, VOL 2, New York: AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS , 2010, s. 25-34Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In this paper the experimental flow boiling heat transfer results of a minichannel are presented. A series of experiments was conducted to measure the heat transfer coefficients in a minichannel made of stainless steel (AISI 316) having an internal diameter of 1.7mm and a uniformly heated length of 220mm. R134a was used as working fluid and experiments were performed at two different system pressures corresponding to saturation temperatures of 27 degrees C and 32 degrees C. Mass flux was varied from 50 kg/m(2) s to 600 kg/m(2) s and heat flux ranged from 2kW/m(2) to 156 kW/m(2). The test section was heated directly using a DC power supply. The direct heating of the channel ensured uniform heating and heating was continued until dry out was reached. The experimental results show that the heat transfer coefficient increases with imposed wall heat flux while mass flux and vapour quality have no considerable effect. Increasing the system pressure slightly enhances the heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient is reduced as dryout is reached. It is observed that dryout phenomenon is accompanied with fluctuations and a larger standard deviation in outer wall temperatures.

  • 40.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Flow Boiling Heat Transfer Characteristics of a Minichannel up to Dryout Condition2011Ingår i: Journal of heat transfer, ISSN 0022-1481, E-ISSN 1528-8943, Vol. 133, nr 8, s. 081501-Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    In this paper, the experimental flow boiling heat transfer results of a minichannel are presented. A series of experiments was conducted to measure the heat transfer coefficients in a minichannel made of stainless steel (AISI 316) having an internal diameter of 1.70 mm and a uniformly heated length of 220 mm. R134a was used as a working fluid, and experiments were performed at two different system pressures corresponding to saturation temperatures of 27 degrees C and 32 degrees C. Mass flux was varied from 50 kg/m(2) s to 600 kg/m(2) s, and heat flux ranged from 2 kW/m(2) to 156 kW/m(2). The test section was heated directly using a dc power supply. The direct heating of the channel ensured uniform heating, which was continued until dryout was reached. The experimental results show that the heat transfer coefficient increases with imposed wall heat flux, while mass flux and vapor quality have no considerable effect. Increasing the system pressure slightly enhances the heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient is reduced as dryout is reached. It is observed that the dryout phenomenon is accompanied with fluctuations and a larger standard deviation in outer wall temperatures.

  • 41.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Flow Boiling Heat Transfer of Refrigerants R134a and R245fa in a Horizontal Microchannel2010Ingår i: Proceedings of 2nd European Conference on Microfluidics, 2010Konferensbidrag (Refereegranskat)
  • 42.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn E.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Flow Boiling Heat Transfer Of Refrigerants R134a And R245fa In A Horizontal Micro-Channel2012Ingår i: Experimental heat transfer, ISSN 0891-6152, E-ISSN 1521-0480, Vol. 25, nr 3, s. 181-196Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Micro-channel-based evaporators are a promising option for high heat flux cooling applications. Micro-channels offer several advantages, including a smaller coolant inventory, superior heat transfer performance, compactness, lightness of weigh. Despite being attractive, the governing phenomena in micro-channels, especially during phase change, are less understood. This article reports the experimental flow boiling heat transfer results of refrigerants R134a and R245fa in a horizontal micro-channel. A series of experiments was conducted to measure the heat transfer coefficients in a circular micro-channel made of fused silica having an internal diameter of 781 mu m and a uniformly heated length of 191 mm. The outer surface of the test tube was coated with a thin, electrically conductive layer of indium-tin-oxide. The surface coating with the electrically conductive layer of indium-tin-oxide made it possible to visualize the flow boiling process simultaneously with uniform heating of the test section. R134a and R245fa were used as working fluids and experiments were performed at a system pressure of 7.7 bar for R134a and at 1.8 bar for R245fa, corresponding to saturation temperature of 30 degrees C. Mass flux was varied from 175 kg/m(2)s to 500 kg/m(2)s, and heat flux ranged from 5 kW/m(2) to 60 kW/m(2). A high-speed camera was used to capture the images in the case of flow boiling of R134a. The experimental results indicated that the heat transfer coefficient increased with heat flux while the mass flux proved to have a negligible effect on heat transfer coefficient.

  • 43.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Maqbool, Mohammad H.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Experimental investigation of two phase pressure drop in a microchannel2009Ingår i: Proceedings of 2nd Micro & Nano flows Conference, Academic Conferences Publishing, 2009Konferensbidrag (Refereegranskat)
  • 44.
    Ali, Rashid
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Martin-Callizo, C.
    Maqbool, Muhammad Hamayun
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Study of flow boiling characteristics of a microchannel using high speed visualization2013Ingår i: Journal of heat transfer, ISSN 0022-1481, E-ISSN 1528-8943, Vol. 135, nr 8, s. 081501-Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    This paper presents the visualization results obtained for an experimental study of R134a during flow boiling in a horizontal microchannel. The microchannel used was a fused silica tube having an internal diameter of 781 lm, a heated length of 191mm, and was coated with a thin, transparent, and electrically conductive layer of indium-tin-oxide (ITO) on the outer surface. The operating parameters during the experiments were: mass flux 100-400 kg/m2 s, heat flux 5-45 kW/m2, saturation temperatures 25 and 30 °C, corresponding to saturation pressures of 6.65 bar and 7.70 bar and reduced pressures of 0.163 and 0.189, respectively. A high speed camera with a close up lens was used to capture the flow patterns that evolved along the channel. Flow pattern maps are presented in terms of the superficial gas and liquid velocity and in terms of the Reynolds number and vapor quality plots. The results are compared with some flow pattern maps for conventional and micro scale channels available in the literature. Rigorous boiling and increased coalescence rates were observed with an increase in the heat flux.

  • 45.
    Alm, Malin
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Simulering av spillvattenflödet i Solnaverkets värmepumpar2015Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [sv]

    Norrenergi har fyra värmepumpar i sitt värmeverk i Solna. Värmepumparna använder spillvatten från Bromma reningsverk för att göra fjärrvärme att distribuera i Solna och Sundbyberg. Detta spillvatten leds in i en kanal där det sedan pumpas upp i värmepumparnas förångare. Spillvattnet pumpas först upp i värmepump 1. Det vatten som inte pumpas upp i första värmepumpen, pumpas upp i den andra värmepumpen om den är i drift. På vinterhalvåret är spillvattenflödet till kanalen begränsat och temperaturen kan vara lägre. Detta medför att spillvattnet in till värmepump 2 kan ha lägre temperatur på grund av att det delvis redan har passerat genom förångaren i värmepump 1.

    Syftet med detta arbete är att simulera denna anläggning och se hur en omfördelning av spillvattnet kan påverka den totala värmeeffekten ut från värmepump 1 och 2, samt att se om det går att köra värmepumparna med bättre ekonomi.

    Genom att ta fram värmepumpsspecifika ekvationer baserade på uppmätta data i anläggningen och bygga en modell i Excel, har dessa frågeställningar besvarats matematiskt. Resultatet visar att det inte är lönsamt att omfördela flödet genom att minska flödet in i värmepump 1 för att få en högre temperatur in i värmepump 2. Detta för att ett lägre flöde genom förångaren i värmepump 1 påverkar värmegenomgångstalet negativt, vilket i sin tur leder till en sämre värmeöverföring från spillvattnet till köldmediet. Det leder också till lägre förångningstryck i denna förångare vilket gör att risken för frysning ökar.

    För att säkerställa driften av både värmepump 1 och 2 bör istället effekten på värmepump 1 regleras ner för att nå en ingående spillvattentemperatur i värmepump 2 som är tillräckligt hög för att den ska kunna vara i drift.

  • 46.
    Almén, Ylva
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Cooling in the ALICE detector2015Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    At CERN, the European Laboratory for Particle Physics in Geneva, Switzerland, a new modern particle accelerator called the LHC, Large Hadron Collider, is being projected. One of the four large detectors of the LHC, ALICE, consists of many sub-detectors. Temperature stability in ALICE is of great importance for the experiments performed here. 

    In the ALICE sub-detector TPC, Time Projection Chamber, there is a great risk for thermal instability.  This will cause false data in the experiments, and therefore it is imperative to come to terms with the problem. One suggested solution is to install a water-cooled thermal screen around the TPC detector. The task of this thesis work was to design the new thermal screen and to evaluate its thermal abilities by computer simulations. Then, this chosen screen was to be simulated together with the TPC and its drift gas and the results studied. It was also desirable to see what would happen in case of parts of the thermal screen malfunctioning. 

    Several different designs of the thermal screen have been made and analysed, and the most efficient model has been selected. The chosen model succeeded in keeping a fairly homogenous temperature level and also had good cooling abilities. All simulations were made using the computer software STAR-CD. The next phase of the project involved modelling the thermal screen around the TPC field cage containing drift gas of a certain temperature. 

    The results of the simulations show that the performance of the cooling thermal screen is unsatisfactory. Although the screen itself seems to work efficiently, it does not succeed in keeping the TPC at an acceptable temperature level. The screen temperature rises more than the desired maximum of 0.5K. The scenario with parts of the thermal screen malfunctioning resulted in temperature peaks of +2K, which is unacceptable.

     The conclusions drawn are therefore that the thermal screen must be allowed to be thicker or a new solution must be found. The idea of a thermal screen is a good one, but the limitations in the design of the thermal screen must be redefined if the cooling problem is to be solved.

  • 47.
    Alros, Malin
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Energikartläggning av VVC-systemet i flerbostadshus2015Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [sv]

    I studien har värmeförlusterna i VVC-systemet för flerbostadshus studerats. Bakgrunden byggde på att många montörer upplevde att teknisk isolering blir bortprioriterat i byggprojekten. Som argument till att inte prioritera den tekniska isoleringen använd uttrycket ”värmen kommer fastigheten tillgodo”, där de menar att värmeförlusterna i varmvattenrören utnyttjas av fastigheten på annat sätt. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka hur den tekniska isoleringen påverkar varmvattenförlusterna samt att kartlägga vart värmeförlusterna sker och om värmeförlusterna kommer huset tillgodo. För att uppnå målen har egna mätningar i två flerbostadshus gjorts samt mätdata erhållits från ytterligare två fastigheter. De egna mätningarna pågick under två veckor där framledning- och returledningstemperatur i varmvattencirkulationen mättes. Den ena fastigheten hade äldre isolering medan den andre hade genomgått renovering där samtliga rörledningar bytts ut och där modern isolering används. Förutsättningarna för de olika fastigheterna studerades så som rörtjocklek, isoleringstyp, isoleringstjocklek samt omgivningstemperatur. För de andra två fastigheterna erhölls framledning- och returledningstemperatur i varmvattencirkulationen under åren 2012 och 2013.

    Studien visade att förlusterna i VVC-systemet inte påverkas av årstiden utan var konstanta över året. Fastigheterna med äldre isolering hade stora värmeförluster i förhållande till distributionsrörens längd. Även i fastigheten med modern isolering upptäcktes stora brister i monteringen av isoleringen varvid värmeförlusterna blev större än förväntat. Båda fastigheterna som mättes hade en returtemperatur som var under den rekommenderar temperatur enligt BBR, som är. 55°C vilket medför en hälsorisk på grund av ex tillväxt av legionella i rörsystemet. Värmeförlusterna visade sig vara stora i källarkorridorer och där värmen la sig längst med taket och gav ett dåligt uppvärmningstillskott till källarkorridoren. De vertikala rörschakten var igenmurade vilket gjorde det svårt att undersöka värmeförlusterna. Det kunde även observeras hur varmvattenrören värmer upp kallvattenröret. Vilket medför en ökar resursanvändning av vattnet då användaren måste spola kranen längre för att erhålla kallt kallvatten eller varmt varmvatten.

    Slutsatsen av studien är att värmeförlusterna från varmvattencirkulationen inte utnyttjas av byggnaden på ett bra sätt. Värmeförlusterna är okontrollerade vilket ökar risken för överhettning för vissa utrymmen. Dessutom kan rörschakt och källare hållas lägre än boendetemperaturen och under sommarmånaderna finns dessutom inget uppvärmningsbehov. Det finns stor potential att investera i tjockare rörisolering vid stambyte och vid nybyggnation. Bara skillnaden mellan de fastigheter som undersöktes i denna studie visar att förlusterna varierar mellan 450 och 1960 kWh per lägenhet och år. Skulle Fastighet 1 renovera sitt VVC-system kan en besparing på 33 800 SEK göras och en återbetalning sker inom ett halvår. Studien bekräftade att ett välisolerat VVC-system kommer resultera i bättre komfort för användaren, lägre värmeförluster och lägre kostnader för systemet. 

  • 48.
    Ammari, Ali
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Experimental Investigation ofTwo-phase Flow in Microchannels“Co-current Absorption of Ammonia in Water to Design an Innovative Bubble Plate Absorber”: “Co-current Absorption of Ammonia in Water to Design an Innovative Bubble Plate Absorber”2012Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [en]

    For ammonia-water absorption refrigeration technology it is suggested to use bubble type absorbers because the higher contact surface area provides a higher mass transfer rate. Furthermore, dispersion of bubbles in the bulk of liquid phase also exhibits better heat transfer characteristics that facilitate the recovery of dissipated heat of the exothermic absorption.In this context, plate heat exchangers are believed to be an option to be employed as absorber in some applications. Commercial plate heat exchangers have only one inlet and outlet for a working fluid and as a result, gas and liquid should be mixed before supplied to a gap between the two adjacent plates. The consequence is the high risk of bubble mergence to form a bigger bubble and to follow the shortest flow paths in vertical direction so that not all the heat transfer surface can be effectively used. Furthermore this feature makes plate heat exchangers sensitive to the angle of plate relative to the vertical which would be worst when it is laid to its side on a horizontal plane.Austrian Institute of Technology (AIT) develops an efficient Bubble Plate Absorber for applications in high-pressure absorption systems and this work tries to investigate design possibility of this Bubble Plate Absorber based on a plate heat exchanger equipped with microchannels between plates.Two sets of seven parallel microchannels same in shape and dimension were tested. The first set had a continuous wall which means fluids could flow independently along the microchannels; whereas, the other set was benefiting from some linkages between channels that fluids could cross from one microchannel to another one. Ammonia vapour was injected via one and two-holed distributors.It was found that microchannels with continuous wall deliver higher concentration and less unabsorbed bubbles at the microchannels outlet. In visual analysis by high-speed camera, changing the vapour distributors from single-hole to double-hole had no significant effect on the bubble distribution quality in lower flowrates; however, double-hole vapour distributor showed better performance in higher vapours flowrates.

  • 49.
    Andersen, Filip
    et al.
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Lagergren, Pontus
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Maskinkonstruktion (Inst.), Produkt- och tjänstedesign.
    Compliance i verkligheten: En fallstudie av ÅF PRS2013Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
    Abstract [sv]

    Antalet miljödirektiv fortsätter att öka och de befintliga kompletteras regelbundet med nya krav och regler. ÅF har tillsammans med industrin och dess leverantörer utvecklat ett verktyg, ÅF PRS, för att handskas med de problem direktiven skapar för företagen. Syftet med detta arbete var att identifiera företags nuvarande processer för hantering av direktiven REACH, RoHS och ErP och föreslå förbättringar av PRS i linje med det som identifierats.

    10 företag valdes ut baserat på omsättning och antalet anställda. Ett krav var att de skulle vara verksamma på den svenska marknaden. Bland företagen återfanns både sådana verksamma inom industrin och detaljhandeln. Metoden som valdes för arbetet var kvalitativa intervjuer av ansvariga inom miljöområdet.

    PRS, Product Regulatory Support, är ett webbaserat verktyg för företag att samla in information från sina leverantörer. Det hjälper företagen genom att automatisera insamlingen av information och möjliggör för företagen att snabbt få överblick om dess produkter är compliant – uppfyller lagar och regler.

    Studien visade att företag inom detaljhandeln kommit längre i sitt arbete med complaince än de inom industrin. Detaljhandelsföretagen menade att de kommit långt i sitt arbete och att de flesta av de produkter de sålde uppfyllde de olika direktiven. Bland industriföretagen var processen att implementera miljöarbetet i organisationen mycket olika långt gånget. Det fanns exempel på dem som precis startat men även ett som ansåg sig ha full information om alla sina inköpta artiklar.

    Analysen av det insamlade materialet visade tydligt att ÅF PRS fyller ett syfte på marknaden. Intervjuerna visade dock att verktyget kunde utvecklas ytterligare för att bemöta de olika företagens behov och företagsstrukturer. 

  • 50. Andersson, K.
    et al.
    Granryd, Eric
    KTH.
    Palm, Björn
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Tillämpad termodynamik och kylteknik.
    Water to water heat pump with minimum charge of propane2018Ingår i: Refrigeration Science and Technology, International Institute of Refrigeration, 2018, s. 725-732Konferensbidrag (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    This paper describes the technology for an environmentally friendly ground source heat pump for a single family home, characterized by using pure water as coolant and propane as refrigerant. The objective was to build a test system, operating under realistic conditions, using less than 150 g of propane, providing at least 5 kW heating capacity with reasonable efficiency and without freezing the coolant water. The borehole heat exchanger was of coaxial type, providing about half the thermal resistance compared to a standard U-tube collector (Acuña 2010). The evaporator and condenser where asymmetrical plate heat exchangers with small channel height (< 1 mm) on the refrigerant side. They were developed and manufactured exclusively for this project with a new type of press pattern, including a special, small volume sub-cooling section at the end of the condenser. A DC-motor scroll compressor for AC in electric vehicles was used, characterized by small internal volumes, small oil charge and wide capacity range (800-9000 rpm). A PAG-type oil was used, which however seemed to cause some problems with heat transfer and pressure drop in the evaporator. The system also included a specially built mini channel liquid/suction line heat exchanger and a standard thermostatic expansion valve. The paper presents test results for a heating capacity range of 2-10 kW. The performance was reasonable in this range with a charge of 100 g of propane (-1<T2<5°C, 30<T1<55°C). The charge that is required is determined at the lowest capacities, at low compressor speed and high evaporating pressures. A lower charge is beneficial at higher capacities.

1234567 1 - 50 av 760
RefereraExporteraLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf