Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wytwarzanie energii cieplnej ze zgazowania pomiotu drobiowego jako surowca energetycznego

Sitka Andrzej, Jodkowski Wiesław, Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald, Tietze Tomasz

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 2

69--74

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań, których celem było wykazanie możliwości wykorzystania pomiotu drobiowego, jako surowca energetycznego. Dzięki temu skutecznie zostanie ograniczone zużycie paliw kopalnych na potrzeby własne, ulegną obniżeniu koszty produkcji drobiu oraz zostanie ograniczony problem ekologiczny wynikający z możliwości zagospodarowania pomiotu. Badania przeprowadzono na prototypie instalacji zgazowania, której zasadę działania dokładnie opisano. Opisano również wykorzystane metody pomiarowe oraz użytą do badań aparaturę pomiarową. Wykonano badania właściwości fizyko-chemicznych pomiotu drobiowego, składu gazu, jego wartości opałowej oraz przeprowadzono pomiary emisji spalin. Z analizy przeprowadzonych badań wynika, że ciepło spalania suchej masy pomiotu wynosi 17,04 MJ/kg i jest to wartość porównywalna z ciepłem spalania drewna oraz słomy. Niestety pomiot cechuje się wysoką zawartością popiołu, wynoszącą 9,11% oraz dużym udziałem części lotnych, wynoszącym 78,4 %. Stwierdzono bardzo niską zawartość siarki. Pomiot zawiera duży udział części lotnych, co wykazano w czasie badania za pomocą analizatora TGA. Po odgazowaniu masa próbki zmniejszyła się o 71%.

EN

The article presents the results of research aimed at demonstrating the possibility of using poultry manure as an energy raw material. Thanks to this, the consumption of fossil fuels for own needs will be effectively limited, the costs of poultry production will be reduced and the environmental problem resulting from the possibility of managing the manure will be limited. The tests were carried out on a prototype of a gasification installation, the principle of which was described in detail. The measurement methods used and the measuring apparatus used for the tests were also described. Physical and chemical properties of poultry manure, gas composition and calorific value were tested, and exhaust emissions were measured. The analysis of the conducted research shows that the combustion heat of the dry matter of manure is 17.04 MJ / kg, which is a value comparable to the combustion heat of wood and straw. Unfortunately, the manure is characterized by a high ash content, amounting to 9.11%, and a large share of volatile parts, amounting to 78.4%. A very low sulfur content was found. The manure contains a high proportion of volatile matter, as shown by testing with a TGA analyzer. After degassing, the sample weight decreased by 71%.

2

Wykorzystanie widma szumu kawitacyjnego do badania wodnego roztworu wielkocząsteczkowego polimeru

Redzicki Romuald, Szulc Piotr, Sitka Andrzej, Tietze Tomasz, Smykowski Daniel

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 6

60--65

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne na podstawie, których uzyskano charakterystyki widmowe dla różnych natężeń ultradźwięków dla wody oraz wodnego roztworu PAA WF1 (-CH2-CHCONH2-CH2-)n n=30 tys.÷50 tys., (masa cząsteczkowa 4,4106 g/mol) o stężeniach 0,25% i 0,1%. Eksperyment miał na celu zbadanie zależności intensywności kawitacji i obszaru największych zmian w charakterystykach widma szumu kawitacyjnego od natężenia ultradźwięków. Również przeprowadzono badania polegające na nadźwiękawianiu badanego roztworu ze stałym natężeniem ultradźwięków. Celem tych badań była obserwacja zmian zachodzących w obłokach kawitacyjnych oraz zmian charakterystyk widma szumu kawitacyjnego wraz ze zmianą właściwości roztworu poddanego ciągłemu działaniu fali ultradźwiękowej.

EN

he article presents experimental studies on the basis of which spectral characteristics were obtained for various ultrasound intensities for water and the aqueous PAA WF1 solution (-CH2-CHCONH2-CH2-)n n = 30000 ÷ 50000, (molecular weight 4,4106 g/mol) at concentrations of 0.25% and 0.1%. The aim of the experiment was to investigate the dependence of the cavitation intensity and the area of the greatest changes in the characteristics of the cavitation noise spectrum on the intensity of ultrasound. Also, tests were carried out involving the sonication of the test solution with a constant intensity of ultrasound. The aim of these studies was to observe the changes taking place in the cavitation clouds and changes in the characteristics of the cavitation noise spectrum along with the change in the properties of the solution subjected to continuous ultrasound wave action.

3

Badanie wpływu składu materiału pcm na jego właściwości termofizyczne z wykorzystaniem pomiarów DSC–TGA oraz laboratoryjnego akumulatora ciepła

Smykowski Daniel, Sitka Andrzej, Szulc Piotr, Tietze Tomasz, Redzicki Romuald

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 3

33--38

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne oraz symulacje pracy akumulatora ciepła wypełnionego materiałem zmiennofazowym (PCM) w skali laboratoryjnej. Badania obejmowały testy ładowania i rozładowywania akumulatora oraz symulacje numeryczne reprezentujące wymienione procesy. Do badań wykorzystano dwie sole : azotyn sodu NaNO2 i azotan potasu KNO3 oraz ich mieszaniny o różnym stężeniu, Na podstawie badań laboratoryjnych przeprowadzono walidację modelu numerycznego akumulatora. Badania DSC – TGA pozwoliły określić entalpię badanych soli i ich mieszanin. Otrzymane wyniki pozwoliły na wyznaczenie czasu ładowania i rozładowywania, wizualizację rozkładu temperatury w PCM, określenie spadku temperatury pomiędzy wlotem i wylotem akumulatora, a także obliczenie strumienia ciepła przekazywanego do PCM.

EN

The article presents experimental studies and simulations of the operation of a heat accumulator filled with a phase change material (PCM) on a laboratory scale. The research included battery charging and discharging tests as well as numerical simulations representing the processes mentioned. Two salts were used for the tests: sodium nitrite NaNO2 and potassium nitrate KNO3 and their mixtures of various concentrations. The numerical model of the accumulator was validated on the basis of laboratory tests. DSC-TGA tests allowed to determine the enthalpy of tested salts and their mixtures. The obtained results made it possible to determine the charging and discharging time, to visualize the temperature distribution in the PCM, to determine the temperature drop between the battery inlet and outlet, and to calculate the heat flux transferred to the PCM.

4

Badanie możliwości zastosowanie filtra ceramicznego oraz skuteczności jego odpylania w procesie zgazowania biomasy

Sitka Andrzej, Jodkowski Wiesław, Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Szumiło Bogusław, Redzicki Romuald, Tietze Tomasz

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 1

42--47

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania możliwości zastosowania filtra ceramicznego w instalacji zgazowania biomasy oraz sprawdzenie skuteczności odpylania w przypadku odpylania powstającego gazu procesowego zamiast odpylania spalin. Dzięki temu można uzyskać znacznie niższy poziom emisji pyłu, niż w przypadku odpylania spalin. Badania przeprowadzono na oryginalnym stanowisku do zgazowania biomasy, w którym jako materiał wykorzystano trociny z drzew iglastych. Opisano zasadę działania stanowiska, metodykę pomiarów oraz wykorzystane przyrządy pomiarowe. Zmierzono zapylenie gazu przed i za filtrem, określając skuteczność odpylania gazu na poziomie 99,1%. Przeprowadzono analizę gazu procesowego oraz odseparowanego pyłu. W oparciu o wyniki tych analiz oszacowano zapylenie spalin za komorą spalania gazu. Wyliczono, że zawartość pyłu w spalinach zmniejszyła się 11-to krotnie w stosunku do zapylenia gazu procesowego za filtrem. W trakcie badań przeprowadzono pomiar zapylenia spalin opuszczających komorę spalania. Stwierdzono dobrą zgodność obliczonej wartości zapylenia z wartością zmierzoną za komorą spalania. Metoda szacowania pozwoliła obliczyć całkowitą skuteczność odpylania spalin za pomocą filtra ceramicznego. Na jej podstawie określono skuteczność odpylania filtra na poziomie 99,9%.

EN

This paper presents a study on the application of a ceramic filter in the biomass gasification process and its efficiency in particulate matter removal from the process gas and flue gas. A significant advantage of this type of filter is its high efficiency in small particle removal (< 1 µm). This feature allows us to reach the much lower emissions that are required by the applicable standards. The study was performed using an original biomass gasification installation, where conifer scobs were used as feedstock. The installation, its operation and measurement methodology are described in the article. The study included the analysis of process gas and particulate matter, as well as particulate matter content before and after the filter was applied. The measurements indicate that the efficiency of particulate matter removal reaches 99.1%. The analysis of particulate matter in the process gas allowed us to determine that its content was 18.26%, and additionally it was indicated that it contained combustible parts, which undergo combustion in the combustion chamber. It was found that the content of particulate matter is reduced 11 times when compared to the process gas before the filter. An accurate estimation of particulate matter content in flue gas has been also shown for the system without the ceramic filter. As a result, the method allowed us to determine the overall efficiency of particulate matter removal using the ceramic filter, which is equal to 99.9%.

5

Zastosowanie materiału zmiennofazowego do wygładzania wahań strumienia ciepła

Szulc Piotr, Tietze Tomasz, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald, Sitka Andrzej

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 5

36--40

PL

W artykule przedstawiono innowacyjną metodę wygładzania wahań strumienia ciepła, wykorzystującą przemianę fazową materiału wypełniającego akumulator ciepła. Badania przeprowadzono na instalacji pilotażowej, której głównym elementem był akumulator ciepła o pojemności cieplnej 500 MJ. Jako materiał zmiennofazowy wykorzystano sól „hitec” o składzie: 53% KNO3, 40% NaNO2 i 7% NaNO3. Akumulator zasilany był parą wodną o stałej temperaturze i zmiennym strumieniu masy, natomiast po stronie wtórnej chłodzony był wodą o stałym strumieniu masy. Do sterowania instalacją zastosowano tradycyjne układy wykorzystujące regulatory PI oraz sztuczną sieć neuronową. Na podstawie analizy otrzymanych wyników pomiarów stwierdzono, że praca akumulatora ciepła w obszarze przemiany fazowej wygładza wahania strumienia ciepła. Przeprowadzone testy pokazały również, że lepszą jakość sterowania uzyskuje się poprzez zastosowanie sztucznych sieci neuronowych.

EN

The paper presents an innovative method of a heat storage with phase change material to smoothing a heat flux fluctuations. Measurement results were obtained at a pilot scale heat storage installation. The main device of the installation was a heat storage unit with a thermal capacity of 500 MJ, filled with a mixture of “hitec” salt with the composition of 53% potassium nitrate KNO 3 , 40% sodium nitrite NaNO 2 and 7% sodium nitrate NaNO 3 . The heat storage unit was powered by vapor at a constant temperature of 200C and a variable mass flow up to 2000 kg/h, and cooled by water with a constant mass flow equal to 1750 kg/h. It has been shown that heat storage unit working in phase transition region smoothed heat flux fluctuations. The heat storage installation was controlled by traditional control systems based on PI controllers and an artificial neural network. Tests have shown that better control quality were obtained when using the neural networks.

6

Teoretyczne i eksperymentalne badania akumulatora ciepła z materiałem zmiennofazowym

Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Tietze Tomasz, Sitka Andrzej, Redzicki Romuald

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 3

73--78

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne oraz symulacje pracy akumulatora ciepła wypełnionego materiałem zmiennofazowym (PCM) w skali laboratoryjnej. Badania obejmowały testy ładowania i rozładowywania akumulatora oraz symulacje numeryczne reprezentujące wymienione procesy. Na podstawie badań laboratoryjnych przeprowadzono walidację modelu numerycznego akumulatora. Symulacje numeryczne umożliwiły dokonanie szczegółowej analizy procesów cieplno-przepływowych zachodzących podczas pracy akumulatora. Otrzymane wyniki pozwoliły na wyznaczenie czasu ładowania i rozładowywania, wizualizację rozkładu temperatury w PCM, określenie spadku temperatury pomiędzy wlotem i wylotem akumulatora, a także obliczenie strumienia ciepła przekazywanego do PCM.

EN

The paper presents combined computational and experimental study of a laboratory-scale heat storage unit with phase change material (PCM). The study involved laboratory tests of charging and discharging process of the heat storage unit, as well as the numerical simulations representing aforementioned processes. This approach allowed to validate the numerical model with respect to experimental results as well as to analyze the thermal and flow processes during the heat storage unit operation. The laboratory-scale heat storage unit was tested by the use of an original laboratory installation, described in the article. The aim of the laboratory tests was to perform charging and discharging of the heat storage unit using air stream. Numerical model of the laboratory heat storage unit was created and verified with reference to experimental results. Obtained results allowed to determine the charging and discharging time, temperature distribution in the PCM material, temperature drop at inlet/outlet of the heat storage unit as well as thermal power during charging and discharging.

7

Modelowanie numeryczne wpływu rodzaju materiału zmiennofazowego na parametry pracy akumulatora ciepła

Sitka Andrzej, Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 2

42--48

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego możliwości zastosowania mieszanin materiałów zmiennofazowych do akumulacji ciepła. Mieszaniny uwzględnione w symulacjach, opracowano w ramach badań własnych. Zastosowano materiały PCM o temperaturze przemiany fazowej wyższej niż 300°C. Na potrzeby modelowania numerycznego opracowany został model matematyczny akumulatora ciepła z przemianą fazową. Badano wpływ strumienia masy pary ładującej i powietrza rozładowującego akumulator oraz temperatury powietrza rozładowującego akumulator na strumień ciepła po stronie ładowania i rozładowywania. Na podstawie przeprowadzonej analizy otrzymanych wyników badań, stwierdzono, że najkorzystniejszym materiałem do zastosowania jest PCM 1 (NaNO3) o temperaturze przemiany fazowej 308°C. W przypadku zastosowania tego materiału, jednakowy wzrost strumienia masy czynnika ładującego i rozładowującego, skutkuje takim samym wzrostem strumienia ciepła ładowania i rozładowania. Z tego wynika porównywalna wartość strumienia ciepła ładowania i rozładowania oraz czas ładowania i rozładowania. Są one zbliżone w całym zakresie strumienia masy czynnika ładującego i rozładowującego. Stąd, zastosowanie tego materiału zapewnia najlepsze możliwości skalowania i umożliwia dużą elastyczność pracy akumulatora ciepła w stosunku do pozostałych badanych materiałów zmiennofazowych.

EN

The article presents the results of numerical modelling of the possibility of application of the phase change materials for the heat storage. The mixtures taken into account in the simulations, were developed within own studies. The materials of phase change temperature over 300°C were taken into account. For the purposes of numerical modelling, a mathematical model of the heat storage unit was developed. The authors have studied the influence of charging steam stream and discharging air stream on charging and discharging thermal power. Based on performed analysis, it was indicated that the most suitable material is PCM 1 (NaNO 3 ), which is characterized by a phase change temperature equal to 308°C. In case of this material, equal increase of charging fluid stream and discharging fluid stream, results with an equal growth of charging and discharging thermal power. In consequence, both charging and discharging thermal power as well as charging and discharging time remain similar for entire range of mass stream of charging and discharging fluid. As a result, application of this material for heat storage, guarantees largest scaling capabilities and allows large flexibility of the heat storage unit operation, comparing to other tested materials.

8

Optymalizacja konstrukcji akumulatora ciepła z materiałem zmiennofazowym

Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald, Wójs Kazimierz

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 4

15--20

PL

Wśród szeregu technologii magazynowania energii cieplnej jednym z obiecujących rozwiązań jest wykorzystanie przemiany fazowej, najczęściej przemiany ciało stałe – ciecz. Entalpia (ciepło utajone) takiego procesu jest znacząco większa niż ciepło jawne. Kluczową przewagą akumulacji ciepła w przemianie fazowej jest możliwość jej zastosowania w różnym zakresie temperatur w zależności od zastosowanego materiału zmiennofazowego. Technologia magazynowania ciepła w przemianie fazowej ma jednak również pewne ograniczenia. Istotną wadą dużej części materiałów zmiennofazowych jest niski współczynnik przewodzenia ciepła, który w przypadku np. soli nieorganicznych jest na poziomie 0,5 – 0,7 W/m·K, a z kolei dla parafin wynosi zaledwie 0,2 W/m·K. Jednym ze sposobów intensyfikacji procesu wymiany ciepła pomiędzy medium dostarczającym ciepło a materiałem PCM jest zastosowanie odpowiedniej konstrukcji akumulatora ciepła, m.in. rur ożebrowanych. Na wymianę ciepła w akumulatorze wpływ ma szereg czynników związanych z jego konstrukcją, m.in. ilość, rozmieszczenie oraz wymiary rur ożebrowanych oraz proporcje gabarytów akumulatora. W artykule przeprowadzono analizę wpływu przedstawionych czynników na parametry cieplno–przepływowe akumulatora ciepła i przedstawiono zoptymalizowany akumulator o pojemności cieplnej 10GJ.

EN

Among large variety of thermal energy storage technologies, one of the promising solutions is to take advantage of the phase change process, usually solid–liquid. The enthalpy (latent heat) of this process is significantly larger comparing to sensible heat. An essential advantage of latent heat storage is the possibility of its application in different temperature range, depending on the phase change material used. This technology is however charged with several drawbacks. An important disadvantage of numerous PCMs is their low thermal conductivity coefficient, which ranges from 0.2 W/m·K in case of paraffins to 0.5-0.7 W/m·K for inorganic salts. One of the solutions to enhance the heat transfer between the heat transfer fluid and the PCM material is to tune the design of the heat storage unit, e.g. to use finned pipes. The heat transfer in a heat storage unit is affected by several factors, i.e. internal design, configuration and size of heat transfer pipes as well as dimensions ratio. In presented paper, the impact of these factors on thermal and flow parameters has been analyzed and an optimized design of a heat storage unit of 10 GJ capacity has been proposed.