energi
Efterhånden som varmevekslere på f.eks. landets kraftvarmeværker kalker til, forringes deres evne til at overføre varme. Med ny viden fra DTU kan afkalkninger times, så man både undgår store energitab og unødig brug af miljøskadelige kemikalier til rengøring.
Vækst af krystaller opstår på alle grænseflader mellem vand og en fast overflade. Det er forskellige kemiske forbindelser, der danner krystallerne.
Isaac Appelquist Løge har gennem sin forskning skabt viden om, hvordan ophobningen af de to mest typiske krystaller, nemlig kalk- og baritkrystaller, bliver påvirket af hastigheden, væsken flyder med, teksturen på den overflade, væsken passerer, hvordan krystallerne ophober sig over tid og hvilken effekt krystallernes koncentration har.
Studiet er udført på væske, der flyder gennem rør. Væksten af krystallerne er bl.a. undersøgt med CT-scannere.
”Helt specifikt så vi, at hvis væsken flyder langsommere gennem rørene, vokser krystallerne i isolerede klumper som enkeltstående træer på en bakke, hvor de ender med at knække af og flyde med strømmen,” forklarer han.
”Ved hurtigere hastigheder gror de derimod sammen i større klumper som en tæt skov og de er tilbøjelige til at blive siddende i længere tid. Resultaterne går mod den gængse opfattelse, at væske, der flyder ved højere hastigheder, vil komme med en kraft, der får krystallerne til at knække af. Vi viser i hvert fald, at der er et tipping point, som afgør, hvornår løsrivelsen af krystaller har en indflydelse på ophobningen.”
Den viden kan indtænkes i produktionsprocesser, så man justerer hastigheden af væskegennemstrømningen for at mindske krystalophobningen.
Med den øgede indsigt i, hvordan og hvor hurtigt krystaller ophober sig, vil Isaac Appelquist Løge lave en model, der kan forudsige det mest hensigtsmæssige rengøringsskema.
Krystalophobning udgør ikke kun et problem i varmevekslere men også i industrier, der pumper væsker gennem rør, som er alt fra fødevareindustrien, CO2-transport og -lagring, geotermisk energi til olie- og gasindustrien.
”Hvis rørenes diameter bliver mindre ved, at der ophober sig krystaller i rørene, skal man bruge en større mængde energi for at presse den samme mængde væske igennem,” forklarer Isaac Appelquist Løge.
Rørene skal derfor rengøres, før tryktabet bliver for stort, men uden at gøre det unødigt ofte, da rengøringen er dyr. På en boreplatform er udfordringen specielt stor, da produktionen skal stoppes imens, og fordi mandskab og materialer skal fragtes offshore.
Den nye viden vil også i disse industrier kunne bruges til at beregne den optimale kadence for rengøring.
Læs mere
Isaac Appelquists forskning er foldet mere ud i to videnskabelige artikler i Chemical Engineering Journal:
Scale attachment and detachment: The role of hydrodynamics and surface morphology. Hovedpunkterne er også præsenteret i en kort YouTube video.
Growth mechanisms of composite fouling: The impact of substrates on detachment processes. Også denne artikel er opsummeret i en YouTube video.
TEMA
Europa befinder sig i en energikrise. Mangel på gas og strøm har sat fokus på, hvordan vi kan reducere vores energiforbrug og udvikle nye teknologier, der kan bidrage til en sikker og effektiv energiforsyning i fremtiden.
Læs mere i DTU’s tema om energi – forsyningssikkerhed og effektivitet.