KTH-samarbete om effektivare kokning

Vid KTH pågår forskning och utveckling av mikroporösa värmeväxlarytor som har högre värmeöverföringstal än vad som är vanligt i dag.

För några år sedan möttes en doktorand från institutionen för energiteknik vid KTH och en professor från KTH:s materialtekniska institution på väg från tunnelbanan. Detta möte ledde så småningom till diskussioner om samarbetsprojekt och vilka möjligheter till gemensam forskning som fanns. Detta möte har nu lett fram till utvecklingen av en helt ny ”ytbeklädnad” på värmeväxlarytor som kraftigt ökar värmeövergångstalet vid kokning.
– Vad vi är ute efter är att förbättra värmeövergångstalet vid kokning i förångare till kyl- och värmepumpar och har därför testat med att elektroplätera värmeväxlarytor för att få till en mikroporös ytstruktur. Vi testade bland annat med olika strömstyrkor tills vi hittade rätt nivå.
Det berättar Björn Palm, professor i kylteknik vid Institutionen för energiteknik vid KTH.
– På detta sätt kan en ”skrynklig” yta skapas som kraftigt ökar den värmeväxlande ytan, men det har visat sig att själva porositeten har större betydelse för värmeöverföringen än ytstorleken.

Grogrund
Vad den elektropläterade ytan gör är att den fungerar som grogrund där mikrobubblor kan bildas.
Fler bubbelpunkter ger effektivare bubbelbildning och därmed lägre temperatur på värmeväxlarytorna i jämförelse med normala värmeväxlare. Det är just de porer som bildas i samband med pläteringen som underlättar bubbelbildningen. Med den porösa ytan kan köldmedievätskan förångas vid en temperaturdifferens 10 till 15 gånger lägre än vid en vanlig slät yta. För varje grad som temperaturdifferensen minskar, minskar elanvändningen med två till tre procent.
– Man kan säga att om det vanligtvis behövs en femgradig skillnad för värmeöverföring i en slät värmeväxlare visar våra försök att med denna teknik kan temperaturskillnaden minska till en halv grad.
Han är dock noga med att påpeka att de framsteg som gjorts bara handlar om ytorna på köldmediesidan i förångaren, alltså en av de totalt fyra sidorna i de två värmeväxlarna i en kyl- eller värmepumpprocess.

Doktorsavhandling
Forskningen har bedrivits i KTH Energitekniks laboratorium. Där finns en demoanläggning där man kan jämföra prestanda för en värmeväxlare med och en utan pläterade ytor.
Forskarstuderanden Richard Furberg ska lägga fram sin doktorsavhandling om denna teknik i november i år.
Forskningen har dock redan resulterat i att Björn Palm, Richard Furberg och tre forskare från KTH:s avdelning för funktionella material bildat ett bolag, Micro Delta T, för kommersialisering av tekniken. Stöd för detta har man bland annat från Vinnova och en kinesisk entreprenör, liksom från KTH Innovation.

Av Mark Kretz, Energi & Miljö nr 9/2011 sid 46.