Gazoprzepuszczalność materiałów porowatych o anizotropowej strukturze

• Autorzy: Wałowski G. , Filipczak G.

Warianty tytułu

EN

Gas permeability of porous materials with anisotropic internal structure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych w zakresie oceny przepuszczalności materiałów porowatych w odniesieniu do przepływu gazu. Badaniom podano karbonizaty o anizotropowej strukturze szczelinowo-porowatej, a także - celem porównania - materiały modelowe typu pumeks i spieki poliamidowe. Badania wykonano na specjalnie do tego celu przygotowanym stanowisku pomiarowym, umożliwiającym pomiar gazoprzepuszczalności względem trzech orientacji przepływu, odniesionych do symetrycznych próbek o kształcie sześciennym. Wyniki pomiarów wskazują na wyraźny wpływ kierunkowości przepływu na przepuszczalność karbonizatów, co wynika z anizotropowej ich struktury wewnętrznej. Zdefiniowano współczynnik przepuszczalności tego typu materiałów oraz dokonano eksperymentalnej oceny wartości tego współczynnika względem strumienia gazu oraz całkowitego spadku ciśnienia na porowatym złożu. Dokonano oceny przydatności metod obliczeniowych charakteryzujących hydrodynamikę przepływu gazu przez porowate materiały oraz wskazano na możliwość numerycznego odwzorowania geometrii przepływowej materiałów o krętej strukturze szkieletowej.

EN

The paper presents results of experimental studies dealing with the assessment of porous materials permeability with respect to the gas flow. The study was carried out for coal-char material with an anisotropic slotted structure, and for comparison, for model materials such as pumice and sintered polyamide. The tests were performed in a specially prepared measuring setup allowing the measurement of gas permeability at three flow directions with respect to porous samples of cubic shape. The measurement results demonstrated an effect of gas flow direction on chars permeability caused by their anisotropic internal structure. The permeability coefficient was defined, its value with respect to gas flux was experimentally evaluated and the total pressure drop across the porous bed was determined. An assessment of usefulness of computational methods characterizing the hydrodynamics of gas flow through porous materials is presented. Additionally, the possibility of numerical mapping of flow geometry of backbone tortuous structure materials is considered.

Słowa kluczowe

PL

materiał porowaty; gazoprzepuszczalność; karbonizat; porowatość

EN

porous material; gas permeability; coal char; porosity

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Inżynieria i Aparatura Chemiczna
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 6
• Strony: 245--250
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wałowski G.

• Zakład Odnawialnych Źródeł Energii, Instytut Technologiczno-Przyrodniczy - Oddział w Poznaniu, Poznań

autor

Filipczak G.

• Katedra Inżynierii Procesowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska, Opole

Bibliografia

• 1. Aksielrud G. i in., (1987). Ruch masy w ciałach porowatych. WNT, Warszawa
• 2. Amao A.M., (2007). Mathematical model for Darcy Forchheimer flow with applications to well performance analysis. Master’s Thesis, Department of Petroleum Engineering, Texas Tech. University, Misato
• 3. Auriault J.L., Caillerie D., (1989). Quelques remarques sur les méthodes d'homogénéisation. Rev. Franç. Geotech., 49, 43–50
• 4. Auriault J.L., Strzelecki T., Bauer J., He S., (1990). Porous deformable media saturated by a very compressible fluid: quasi-statics, Eur. J. Mech. A/Solids, 9(4), 373-392
• 5. Auriault J.L., Royer P., 1993. Ecoulement d'un gaz dans milieu poreux a double porosite: Mechanique des Sols et mielieu poreux/Soil Mechanics and Porous Media, C.R. Acad. Sci. Paris, 3117, II, 431-36
• 6. Bębenek B., Bębenek H., (1987). Straty energii w przepływach płynów. Wyd. Pol. Krakowskiej, Kraków 1987
• 7. Błaszczyk M., (2014). Badanie procesów migracji substancji ropopochodnych i ich emulsji w strukturach porowatych. Praca doktorska, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka
• 8. Coussy O., (2007). Mechanics and physics of porous solids, John Wiley
• 9. Dulnev G.N., Nоvikоv V.V., (1991). Transfer processes in inhomogeneous media (in Russian). Enеrgоаtоmizdаt, Leningrad
• 10. Ergun S., (1952). Fluid flow through packed columns. Chem. Eng. Prog., 48(2), 89-94
• 11. Filipczak G., Krause E., Wałowski G., (2015). Układ do wyznaczania współczynnika przepuszczalności gazów przez porowate materiały o anizotropowej strukturze, zwłaszcza przez karbonizaty (P.409191). Zgłoszenie w toku postępowania przed Urz. Patent. - Biul. Urz. Patent., nr 12 (1081), 45
• 12. Franchi F., Straughan B., (1996). Structural stability for the Brinkman equations of porous media. Math. Met. Appl. Sci., 19, 1335-1347. DOI: 10.1002/(SICI)1099-1476(19961110)19:16<1335::AID-MMA842>3.0. CO;2-Y
• 13. Hansen T.E., (2007). Flow in micro porous silicon carbide. Master Thesis, Department of Micro and Nanotechnology, Technical University of Denmark, Kopenhaga
• 14. Kembłowski Z., Michałowski S., Strumiłło C., Zarzycki R., (1985). Podstawy teoretyczne inżynierii chemicznej i procesowej. WNT, Warszawa
• 15. Kotnarowska D., (2010). Powłoki ochronne. Wyd. Pol. Radomskiej, Radom
• 16. Lambe T., Whitman R.V., Warszawa (1978). Mechanika gruntów, Arkady, Warszawa
• 17. Łydżba D., (1991). Costitutive equation of gaz-coal medium. Studia Geotechnica et Mechanica, 13(3-4), 51-62
• 18. Łydżba D., (2002). Zastosowania metody asymptotycznej homogenizacji w mechanice gruntów i skał. Pr. Nauk. Inst. Geotech. i Hydrotech. Pol. Wrocławskiej, 74, Monogr. 23
• 19. Mozhaev A.P., (2002). Chaotic homogeneous porous media. Theory of dispersion turbulence. J. Eng. Phys. Therm., 75(2), 371-383
• 20. Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., (2009). Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. WNT, Warszawa
• 21. Peszyńska M., Trykozko A., Sobieski W., (2010). Forchheimer law in computational and experimental of flow through porous media at porescale and mesoscale. Math. Sci. Appl., 32, 463-482
• 22. Piecuch T., (2009). Równanie Darcy jako podstawa analizy teoretycznej szczególnych przypadków procesu filtracji. Rocznik Ochr. Środ., 11(21), 299-319
• 23. Przybyłowicz K., (2003). Metaloznawstwo. WNT, Warszawa
• 24. Stańczyk K. i in., (2012). Hydrogen-oriented underground coal gasification for Europe (HUGE). Final report. Research Found for Coal and Steel. EUR 25044 EN Project
• 25. Strzelecki T., Kostecki S., Żak S., (2008). Modelowanie przepływów przez ośrodki porowate. Dolnośląskie Wyd. Edukacyjne, Wrocław
• 26. Tobiś J., (1981). Badania kinetyki ogrzewania strumienia cieczy w kolumnie wypełnionej nieruchomym złożem. Inst. Chemii Fiz. PAN, Warszawa
• 27. Waluk J., (1973). Laboratorium z mechaniki gruntów. Wyd. Politechniki Wrocławskiej
• 28. Wałowski G., (2015). Hydrodynamika przepływu gazu przez złoże porowate. Praca doktorska, Wydz. Mechaniczny, Politechnika Opolska
• 29. Wałowski G., Filipczak G., Krause E., (2014). Numeryczna ocena hydrodynamiki przepływu gazu przez porowate struktury karbonizatów. Modelowanie Inżynierskie, 20(51), 123-232
• 30. Woźnicka M., Konieczyńska M., (2013). Eksploatacja gazu z łupków a środowisko naturalne. Państwowa służba geologiczna o gazie w łupkach. Wyd. Państw. Inst. Geol., Warszawa, 7, 94-101
• 31. Younger P.L., (2011). Hydrogeological and geomechanical aspects of underground coal gasification and its direct coupling to carbon capture and storage. Mine Water Environmental, 30, 127–140. DOI: 10.1007/s10230-011-0145-5
• 32. Zawora J., (2001). Podstawy technologii maszyn. WSiP, Warszawa