Fordampende strømning av CO2

Utslipp av fluorkarbon-kjemikalier, som benyttes som arbeidsmedium i kuldeanlegg, klimakjølesystemer og varmepumper, gir miljøproblemer som ozon-nedbrytning og drivhuseffekt. En overgang til det naturlige stoffet CO2 løser disse problemene, og gir også et mer energieffektivt system i mange anvendelser. I forbindelse med utvikling av varmevekslere for CO2-systemer må varmeoverføringsegenskapene hos CO2 undersøkes. Siden arbeidstrykket er høyt, er det lønnsomt med liten rørdiameter (mikrokanalrør). Pettersen har undersøkt varmeoverføring, trykktap og strømningsmønster ved fordampende strømning av CO2 i mikrokanalrør.

Arbeidet har bestått i å måle varmeovergangs- og trykktapsegenskaper hos fordampende strømning av CO2 i mikrokanalrør (0,8 mm hydraulisk diameter) for varmevekslere. Kompaktvarmevekslere med slike rør benyttes i nye miljøvennlige klimaanlegg og varmepumper med CO2 som arbeidsmedium. Det er også foretatt høyhastighets digitale videoopptak av tofase strømningsmønstre ved strømning i et varmebelastet mikrokanalrør. Resultatene er analysert, og det er utviklet modeller for å beregne varmeovergangstall, og grunnlagsdata for å designe og optimalisere fordampere.

Pettersens arbeid vil gi bedre forståelse av tofase-strømningsforhold og varmeoverføring i mikrokanalrør, særlig ved høyt trykk. Det vil også avklare reell måleusikkerhet og metoder for å beregne usikkerhet ved regresjonsbaserte målemetoder for varmeovergang. Samtidig vil det gi et bedre grunnlag for å dimensjonere og optimalisere varmevekslere for CO2-systemer.

Avhandlingen har tittelen "Flow Vaporization of CO2 in Microchannel Tubes" (Fordampning av strømmende CO2 i mikrokanalrør). Den er utført ved Institutt for klima- og kuldeteknikk, NTNU. Arbeidet er finansiert av Hydro og SINTEF.

Jostein Pettersen er sivilingeniør (1987) fra Fakultet for maskinteknikk, Norges tekniske høgskole. Han er ansatt som førsteamanuensis ved Institutt for klima- og kuldeteknikk, NTNU.