kl.
09.30
-
15.30
Porsgrunn, Rom A-271 og Zoom
Osama Kabbashi Mohammed Ibrahim skal forsvare avhandlingen sin for graden philosophiae doctor (ph.d.) ved Universitetet i Sørøst-Norge.
Han har fulgt doktorgradsprogrammet i Prosess-, energi- og automatiseringsteknikk ved Fakultet for teknologi, naturvitenskap og maritime fag.
Alle interesserte ønskes velkommen til prøveforelesning og disputas på campus eller digitalt. Rett etter disputasen vil doktorprogrammet arrangere en enkel mottakelse for kandidaten og involverte/publikum utenfor auditorium A-271 fra ca.15-15:30.
Sammendrag
Utvikling av karbonfangst- og lagringsteknologier (CCS) er viktig for å begrense utslipp av klimagassen karbondioksid (CO2). Transport av fanget CO2 fra utslippskilden til lagringsstedene er viktige trinn i prosessen. Utilsiktet utslipp av flytende CO2 under transport er imidlertid forbundet med store sikkerhetsutfordringer. Dersom en beholder som inneholder flytende trykksatt CO2 revner, resulterer dette i hurtig trykkavlastning og etterfølgende faseovergang (koking). Dette kan under visse forhold omtales som en BLEVE (kokende-væske-ekspanderende-gass-eksplosjon). BLEVE er en av de mest alvorlige hendelsene og kan føre til tap av liv og betydelig materiell skade.
En grundig forståelse av mekanismene i hurtig faseendring er nødvendig for å forbedre prosessutstyrets design, utvikle risikoreduserende tiltak og forberede operasjonelle prosedyrer for å forhindre slike katastrofale scenarier. Denne forskningen er innenfor sikkerhet for CO2-transport og lagringsanlegg. Det er en fortsettelse av tidligere forskning ved forskningsgruppen «Prosessikkerhet, forbrenning og eksplosjoner» på USN for å undersøke mekanismene ved hurtig faseendring og evaluere farene som oppstår under utilsiktet utslipp av flytende CO2.
Forskningen er en utvidelse av tidligere studier for å studere effekten divergerende tverrsnittsgeometri på faseovergangsmekanismen under plutselig trykkavlastning. I tillegg undersøker studien kokebølge karakteristikkene dersom utslippet skjer i bunnen av beholderen (under gass-væske interfasen). Studien presenterer et nytt forsøksoppsett som består av (1) en høytrykksbeholder med divergerende tverrsnitt og (2) et dobbelmembransystem for hurtig åpning av høytrykksbeholderen. Forsøksresultater viste at økning av trykket i mellomtrykk-seksjonen mellom de to membranene gav den beste metoden for å initiere CO2-trykkavlastningstesten i dette testoppsettet. Resultatene viste også at hastigheten på kokebølgene økte med synkende tverrsnitts-areal og økende væskeinnhold i beholderen. Det divergerende tverrsnittet førte til en mer signifikant væske-ekspansjon enn resultatene fra tidligere forsøk på en kanal med konstant tverrsnitt.
En forsøksserie ble gjennomført der trykkavlastningsoppsettet ble påmontert et polykarbonatrør på oversiden av dobbeltmembranseksjonen. Man studerte (1) ekspansjonsbølgene etter CO2- trykkavlastningen i høytrykksseksjonen og (2) overtrykket samt frigjort flerfasestrømning gjennom polykarbonatrøret. Resultatene viste at den hurtige faseendringen i stor grad påvirket toppen og varigheten av positive faser og impulser for overtrykk. I tillegg kunne hastighetene og den kinetiske energien til membranfragmentene beregnes basert på høyhastighetsfilmer. Resultatene viste at fragmenthastighet og kinetisk energi økte med økt væskevolumfraksjon. Eksperimentene viser at fragmentene innebærer stort skadepotensial på grunn av hastighet og kinetisk energi. Tolkning av trykk- og temperaturmålingene sammen med høyhastighetsbilder (Shadowgraph) gav grunnlaget for å analysere faseendring etter utslipp fra bunnen av en rektangulær kanal. Faseendringsmekanismen i disse eksperimentene stod i kontrast til resultatene fra de tidligere utførte testene der utslippet var fra toppen av kanalen. Trykkmålingene indikerte høyere kokehastighet ved utslipp fra bunnen enn fra toppen. Shadowgraphbildene viste at den første kontaktflaten forble flatet, nesten horisontal, i en relativt lengre tidsperiode før den brøt opp. Denne oppførselen indikerer at «headspace» gassen har liten innflytelse på den første kokingen. Dette vil sannsynligvis påvirke eksplosjonsenergien og fragmentdannelsen ved hendelser som involverer tankeksplosjoner i beholdere som inneholder flytende CO2.