Analiza doboru parametrów stacjonarnego grzania elektrodowego w polu elektrycznym na przykładzie tetraetylenoglikolu

• Autorzy: Mączka T. , Lipiński M.

Warianty tytułu

EN

Analysis of a stationary electrode heating parameters selection in an electric field on the example of tetraethyleneglycol

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Omówiono ogólną charakterystykę, własności i zastosowanie organicznych cieczy niskokonduktywnych oraz ich proces grzania elektrodowego. Przedstawiono ich przewodność elektryczną w polu przepływowym oraz przykładowy eksperyment – grzania elektrodowego tetraetylenoglikolu w polu elektrycznym o częstotliwości sieciowej 50 Hz. Na podstawie analizy wyników prób tego eksperymentu, literatury i równań bilansowych uwzględniających energię wymiany pomiędzy układem grzewczym a otoczeniem utworzono model grzania elektrodowego tetraetylenoglikolu wykorzystując oprogramowanie Matlab-Simulink. Wykonano badania symulacyjne tego procesu porównując przebiegi czasowe temperatury i dostarczonej energii podgrzewanego glikolu wyznaczonych z symulacji oraz pomiarów otrzymanych podczas eksperymentu. Otrzymane modelowe charakterystyki czasowe przebiegu energii i temperatury tetraetylenoglikolu podczas procesu grzania elektrodowego zarówno w polu o natężeniu 200 kV/m, jak i 600 kV/m stosunkowo dobrze odwzorowały przebiegi uzyskane z eksperymentu, co uprawnia do wniosku, że przyjęta metodyka może zostać wykorzystana do doboru istotnych parametrów procesu grzania innego płynu mającego istotne znaczenie w przemyśle energetycznym, chemicznym, farmaceutycznym i przetwórstwa tworzyw sztucznych.

EN

Discussed is the general characteristics, properties and application of organic low-conductivity liquids and their electrode heating process. Presented is their electric conductivity in a flow field and described is an exemplary experiment – electrode heating of tetraethyleneglycol in an electric field of 50 Hz mains frequency. On the basis of this experiment test results analysis, professional literature and balance equations considering energy exchange between the heating system and an environment, a model of tetraethyleneglycol electrode heating was elaborated with the use of the Matlab-Simulink software. Performed were simulation tests of this process comparing time based data, concerning temperature and energy delivered to the heated glycol, determined in the way of simulation and the ones obtained during the experiment. The obtained model time based characteristics of delivered energy and tetraethyleneglycol temperature during the electrode heating process both in a 200 kV/m and 600 kV/m fields relatively well imitated data acquired during the experiment. This in turn gives the basis to conclude that the applied methodology can be used for selection of relevant heating process parameters of some other liquid of significant importance for power, chemical, pharmaceutical and plastic processing industries.

Słowa kluczowe

PL

grzanie elektrodowe; pole elektryczne; ciecze niskokonduktywne; modelowanie

EN

electrode heating; electric field; low-conductivity liquids; modeling

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 12
• Strony: 783--789
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mączka T.

• Instytut Automatyki Systemów Energetycznych sp. z o. o.

autor

Lipiński M.

• Instytut Automatyki Systemów Energetycznych sp. z o. o.

Bibliografia

• [1] Zhukov SA, Rafeev V.A., Afanas'ev S.Yu., Echmaev S.B., Korsunskii B.L., Singularities of Realization of Film Boiling on Wire Heater, Organic Liquids, "High Temperature" 2003, Vol. 41, No. 2, p. 284-293.
• [2] Mączka Т., Rozprawa doktorska, Badania nad metodą grzania elektrodowego w zastosowaniu do cieczy niskokonduktywnych, Politechnika Wrocławska 2008, Raporty Wydz. Mech. Energ. PWroc. 2008, Ser. PRE nr 1.
• [3] Mączka Т., Application of the cylindrical electrode heater to heat up of ethylene glycol, Povysenie effektivnosti proizvodstva і ispol'zovania energii v usloviah Sibiri: materiały Vserossijskoj naućno-praktićeskoj konferencji s meżdunarodnym ućastiem, Irkutsk, 22-24.04.2009,Irkutsk: Irkutskij Gosudarstvennyj Tech-nićeskij Universitet, 2009. s. 127-133.
• [4] Mączka Т., The Joule heating of ethylene glycol heat carrier in the prototype labirynth heater, Povysenie effektivnosti proizvodstva і ispol'zovania energii v usloviah Sibiri : materiały Vserossijskoj naućno-praktićeskoj konferencii s meżdunarodnym ućastiem, Irkutsk, 22-24.04.2009. Irkutsk: Irkutskij gosudarstvennyj technićeskij universitet, 2009. s. 134-139.
• [5] Mączka Т., Application of the flow cylindrical electrode heater to heat up of the glycerol, „Przegląd Elektrotechniczny" 2010, R. 86, nr 8, s. 283-285.
• [6] Gallagher T.J., Simple Dielectric Liquids, Mobility, Conduction and Breakdown, Clarendon Press, Oxford 1975.
• [7] Benabderrahmane Y, Pain J.P., Thermal behaviour of a solid/ liquid mixture in an ohmic heating sterilizer - slip phase model, "Chemical Engineering Science" 2000, 55, p. 1371-1384.
• [8] Rawa H., Elektryczność i magnetyzm w technice, PWN, Warszawa 1994.
• [9] Juchniewicz J., Lisiecki J., Wysokonapięciowe układy izolacyjne. Politechnika Wrocławska, Wrocław 1980. Rawa H., Elektryczność i magnetyzm w technice, PWN, Warszawa 1994.
• [10] Krakowski M„ Elektrotechnika teoretyczna, Tom 2, Pole elektromagnetyczne, PWN, Warszawa 1990.
• [11] Adamczewski I., Terlecki J., Calderwood J.H., Swobodne i quasi-swobodne elektrony w niepolarnych cieczach dielektrycznych, Polska Akademia Nauk, Komitet Elektrotechniki, PWN, Warszawa 1977.
• [12] Dikarev B.N., Karasev G.G., Bolshakov VI., Romanets R.G., Potapov I.V, Electrization and electrical conduction and dielectric conduction of dielectric liquids, "Journal of Electrastatics"1997, 40-41, 147-151.
• [13] Antoniewicz J., Własności dielektryków, Tablice i wykresy, WNT, Warszawa 1971.
• [14] Lishchuk S.V., Malomuzh N.P., Cluster approach to the problems of diffusion and viscosity in supercooled states of glycerol-like liquids, "Chemical Physics Letters" 1999, 309, 307-313.
• [15] Sengwa R. J., A comparative dielectric study of ethylene glycol and propylene glycol at different temperatures, "Journal of Molecular Liquid" 2003, 108/1-3, p. 47-60.
• [16] Zhi-Ying Zhang, Yu-Peng Xu, Measurement of The Thermal Conductivities of 2-Amino-2-Methyl-1,3-Propanediol (Amp), 2-Amino-2-Hydroxymethyl-1,3-Propanediol (Tris) And The Mixture (Amp + Tris, Mole Ratio 50:50) In The Temperature Range From 20"C To Their Supermelting Temperatures, 'Solar Energy" 2001, Vol. 71, No. 5, p. 299-303.
• [17] Yakuphanoglu F., Aydogdu Y., Schatzschneider U., Rentschler E., Electrical conductivity, dielectric permittivity and thermal properties of the compound aqua[bi$(2-dimethylaminome-thyl-4-NIT-phenolato)] copper(ll) including NaCI impurity, "Physica B" 2003. 334, p. 443-450.
• [18] Bonca Z., Butrymowicz D., Targański W., Hajduk T, Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Właściwości cieplne, chemiczne i użytkowe, IPPU MASTA, Gdańsk 2004.
• [19] Jasbir Singh, Heaf Transfer Fluid and Systems for Process and Energy Applications, Marcel Dekker INC, New York 1985.
• [20] Praca zbiorowa, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, WILEY-UCH Verlag Gmbh & Co. KgaA, Weinhein 2003.
• [21] Wiśniewski S., Wiśniewski T.S., Wymiana ciepła. WNT, Warszawa 1997.
• [22] Bielaczyc A., Lasota S., Fennig W., Kielian R., Lipiński M., Model pierścieniowo-kulowego młyna węglowego i praktyczne wykorzystanie zamodelwanych w піm sygnałów mocy silnika młyna i temperatury mieszanki pyłowo-powietrznej, „Energetyka" 2010, nr 12, s. 797-800.
• [23] Instytut Automatyki Systemów Energetycznych, Opracowanie modeli cieplnych obiektów energetycznych i sposobów ich współpracy z różnymi systemami automatyki cyfrowej, Sprawozdanie z realizacji pracy naukowo-badawczej nr 966, Wrocław 2010.
• [24] Instytut Automatyki Systemów Energetycznych, Opracowanie modeli cieplnych obiektów energetycznych i sposobów ich współpracy z różnymi systemami automatyki cyfrowej. Sprawozdanie z realizacji pracy naukowo-badawczej nr 966, Wrocław 2010.
• [25] Instytut Automatyki Systemów Energetycznych, Opracowanie modeli cieplnych obiektów energetycznych i sposobów ich współpracy z różnymi systemami automatyki cyfrowej, Sprawozdanie z realizacji pracy naukowo-badawczej nr 972, Wrocław 2011,
• [26] Fennig W., Kielian R., Lipiński M., Obaleński W., Praktyczne wykorzystanie modelu do optymalizacji UAR poziomu wody w walczaku pracującego w warunkach zrzutu obciążenia na potrzeby własne, „Energetyka" 2012, s. 39-45.
• [27] Fennig W., Kielian M., Lipiński M., Bielaczyc A., Brzozowski M., Lasota S., Sarnecki P., Układ do wykrywania i ostrzegania przed zakłóceniami w swobodnym spływie strumienia paliwa stałego w przykotłowym zasobniku węgla i jego praktyczne zastosowanie na obiekcie energetycznym, „Energetyka" 2014, nr 12, s. 757-760.
• [28] https://www.mathworks.com/help/matlab/mathematics.html

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).