Thermodynamic Concept of Chemical Power Devices

• Autorzy: Kozaczka J.

Warianty tytułu

PL

Termodynamiczna koncepcja chemicznych urządzeń energetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The thermodynamic concept of chemical power devices has been introduced and critically discussed. The so-called simple ones are symmetrical to the common thermal (heat) and mechanical simple power devices like the heat engine, heat pump and refrigerator, or gas (air) turbine, vacuum pump and compressor, respectively. While in the thermal (heat) simple power devices the heat is transformed from the natural environment temperaturę T0 to a certain value T (or inversely) in the rangę above or below to, in mechanical ones the absolute volume work is transformed from the pressure pQ to p (or inversely) in the rangę above or below p0/ in simple chemical power devices the trans-formable energy interaction is the absolute chemical work, which is transferred between the two chemical potential values. Because of the fact that in chemical processes, e.g. chemical reactions, take morę than one species (reactants), the practical meaning of the simple power devices is insignificant. Nevertheless the thennodynamic analysis of chemical devices, i.e. devices, in which the chemical reaction is taken into account, can bring new prospects. Examples of such devices can be the common chemical heat storage systems, the so-called thermochemical heat pumps and thennodynamic cycles of the common power devices regarding the chemical reactions of combustion. However, the only thennodynamic method of analysis of such chemical power devices and their models is the exergy method because it can give the comparable numerical results for all kinds of energies and energy interactions.

PL

W artykule wprowadzone zostało termodynamiczne pojęcie energetycznego urządzenia chemicznego i przedstawiona krytyczna dyskusja jego przydatności. Tak zwane proste chemiczne urządzenia ener­getyczne są symetryczne do znanych prostych urządzeń termicznych i mechanicznych, odpowiednio, takich jak silnik cieplny, pompa ciepła, chłodziarka czy też turbina powietrzna, pompa próżniowa, sprężarka. Podczas gdy w prostych termicznych urządzeniach energetycznych transformowane jest ciepło od temperatury T0 narzuconego przez przyrodę otoczenia do pewnej wartości T (lub odwrotnie) w zakresie powyżej lub poniżej tq, w prostych urządzeniach mechanicznych bezwzględna praca objętościowa transformowana od ciśnienia p0 do p (lub na odwrót) w zakresie powyżej lub poniżej pg, to w prostych chemicznych urządzeniach energetycznych transformowanym pomiędzy dwoma wartościami potenqału chemicznego oddziaływaniem energetycznym jest bezwzględna praca chemiczna. Ze względu jednakże na fakt, iż w procesach chemicznych/ np. reakcjach chemicznych/ bierze udział więcej niż jedna substancja (reagent)/ praktyczne znaczenie prostych chemicznych urządzeń energetycznych jest bardzo nikłe. Niemniej analiza termodynamiczna urządzeń chemicznych/ tj. urządzeń, w których uwzględniona jest reakcja chemiczna/ może przynieść nowe rezultaty. Przykładem takich urządzeń mogą być zwykłe chemiczne akumulatory ciepła/ tak zwane termochemiczne pompy ciepła, a także obiegi termodynamiczne znanych urządzeń energetycznych uwzględniających chemiczne reakcje spalania. Jedyną termodynamiczną metodą analizy takich chemicznych urządzeń energetycznych i ich modeli jest metoda egzergetyczna/ ponieważ może ona dostarczyć wyniki liczbowe porównywalne dla różnego rodzaju energii i oddziaływań energetycznych.

Słowa kluczowe

PL

termodynamiczne pojęcie energetycznego urzadzenia chemicznego; urządzenia energetyczne chemiczne; termiczne urzadzenia energetyczne; urządzenia mechaniczne; bezwzględna praca chemiczna; termodynamiczne pompy ciepła; obieg termodynamiczny

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Mechanika / Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 21, z. 3
• Strony: 193--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Kozaczka J.

• VSB-Technical University Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH

Bibliografia

• [1] Bejan A.: Advanced Engineering Thermodynamics. New York - Chichester - Brisbane - Toronto - Singapore, John Wiley & Sons 1988 (ISBN 0-471-83043-7)
• [2] Bonnin J.: Energetique des systemes trithermes. Entropie, 16, 94,1980,40-50
• [3] Bonnin J.: The Energetics of Trithermal Systems. Int. Chem. Eng., 23, 2, 1980, 213-224
• [4] Bonnin J.: Energetyka systemów trójźródłowych. Archiwum Termodynamiki, 4, 4,1983, 359-368
• [5] Chiappetta C.: Wärmetransformator als Alternativsystem bei Abwärmeverwertung. Gas-wärme International, 29, 8,1980, 442-446
• [6] Chung Y., Kim B.-J., Yeo Y.-K., Song H.K.: Optimal Design of a Chemical Heat Pump Using The 2-Propanol/Acetone/Hydrogen System. Energy, 22, 5,1997, 525-536
• [7] Cohen G., Salvat J., Rojey A.: Valorisation de calories a bas niveau au moyen de cyclestrithermes. Entropie, 14, 84,1978, 31-34
• [8] Hebecker D.: Zur Anwendung chemischer Wärmepumpen. Energieanwendung, 32, 1,1983, 23-28
• [9] Hebecker D.: Rationelle Energieumwandlung und -Versorgung durch Wärmetransformation. Energietechnik, 37, 6, 1987, 231-235
• [10] Kawabe M., Ono H., Sano T., Tsuji M., Tamaura Y.: Thermochemical Oxygen Pump with Praseodymium Oxides Using a Temperature-Swing at 403-873 K. Energy, 22, 11, 1997, 1041-1049
• [11] Kincay O., Bolat E.: An Isopropanol-Acetone-Hydrogen Chemical Heat Pump System.14th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2000,17-31 August 2000, Praha (Czech Republic), ĆeskA spolećnost chemickćho inźenyrstvi (Czech Society of Chemical Engineering), European Federation of Chemical Engineering Congress, Event 617, Summaries 3 Mechanical and Heat Transfer Processes and Equipment, p. 190, Pl .124 (abstract), full text: CD-ROM Of Full Texts CHISA 2000 (for Unix, OS/2-Warp, MAC OS, Windows 3.x/95/98/NT), ISBN 80-86059-30-8
• [12] Kozaczka J.: Analiza termodynamiczna. Kraków, Wyd. AGH 1988
• [13] Kozaczka J.: Systematyzacja urządzeń energetycznych w aspekcie możliwości jednolitej termodynamicznej oceny ich doskonałości działania. Kwartalnik AGH Mechanika, 14, 4, 1995, 465-475
• [14] Kozaczka J.: Podstawy termodynamiki. Kraków, Wydawnictwo FW Taurus-K 1997 (ISBN 83-907268-1-5)
• [15] Kozaczka J.: Chemische Nutzarbeit, Nullexergie und die molare Standardexergie in den Analysen der technischen Thermodynamik. Kwartalnik AGH Mechanika, 19, 3, 2000, 321-334
• [16] Kozaczka J.: Termodynamickä analyza energetickych procesu a zaftzent, vytah z vybranych pract. Kraków - Ostrava, Taurus-K Publishers 2001 (ISBN 83-907268-6-6)
• [17] Kozaczka J.: Thermodynamic Models Of Thermal, Mechanical And Chemical Power Devices. 28th International Conference of Slovak Society of Chemical Engineering, Hotel Hutnik, Tatranskö Matliare (Slovakia) May 21-25, 2001, Proceedings, Slovak University of Technology, Bratislava 2001, p. 20 (abstract), ISBN 80-227-1533-6; Proceedings on CD-ROM SSCHI2001 (for Windows 9x/2000/NT), Industrial Equipment and Processes, Ref. L40 (full text), ISBN 80-227-1533-6
• [18] Kozaczka J.: Einbeziehung der Verbrennung in die Analyse thermodynamischer Kreisprozesse von Wärmemotoren. Mezinärodnf vödeckä konference: Spaloväni a źivotnf prostfedf (drive „Dny plamene") - 2001 (International Scientific Conference: Combustion and Environment - 2001), Vysokä äkola bänskä - Technickä univerzita Ostrava (V$B-TU, Czech Republic), Fakulta strojni (Faculty of Mechanical Engineering), Katedra energetiky (Power Engineering Department), 5-6.6.2001, Sbornik pffspövkü, pp. 106-109, ISBN 80-7078-906-9, Sbomfk CD-ROM (».pdf & *.doc)
• [19] Kozaczka J.: Berücksichtigung von Verbrennungsreaktionen in der Analyse rechtsläufigtr Kreisprozesse. XXXIH Kraftwerkstechnisches Kolloquium Zuverlässigkeit von Kraftwerksanlagen im liberalisierten Strommarkt, Institut für Energietechnik, Technische Universität Dresden, 23 und 24 Oktober 2001 Dresden (Sachsen, Bundes republik Deutschland), Posterbeitrag P39
• [20] Kozaczka J.: Symmetrieverhältnisse energetischer Einrichtungen. Kwartalnik AGH Mechanika, 21, 3, 2002
• [21] Lauerhass L.N., Rudd D.F.: On the Thermodynamics of the Chemical Heat Pump. Chemical Engineering Science 36, 5,1981, 803-807
• [22] Martynovskii V.S. (red, V.M. Brodyanskii): Tsikly, skhemy i kharakteristiki termotransformatorov. Moskva, Izd. Energia 1979
• [23] Milewski A.: Kilka uwag na temat sprawności teoretycznych obiegów silników spalinowych. XVII Zjazd Termodynamików, Zakopane 6-11.09.1999, materiały konferencyjne, tom 3, Kraków 1999, 961-970 (ISBN 83-911825-0-9)
• [24] Minkhorst J.H.: Wärmetransformationen. Brennstoff-Wärme-Kraft (BWK), 35, 3, 1983, 107-109
• [25] Mostofizadeh Ch.: Nutzung von Abfallwärme mit Hilfe von Wärmetransformatoren. Brennstoff-Wärme-Kraft (BWK), 32, 8,1980, 312-316
• [26] Stephan K.: Der Wärmetransformator - Grundlagen und Anwendungen. Chemie-Ingenieur-Technik, 60, 5,1988, 335-348
• [27] Szargut J.: Transformatory ciepła. Problemy, 8, 436,1982, 19-22
• [28] Zschemig J., Dittmann A.: Bewertung von Wärmetransformationsprozessen. Energietechnik, 31,12,1981, 451-457