Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 18

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
It is known that nano- and micromechanics require new approaches to right describing of surface-like phenomena which lead to an enhanced energy conversion. In this work, a general form of surface forces that consist of a contribution from both the friction and mobility components has been extended to collect the effects of bulk and surface motion of a fluid. Quite similar impact can be observed for a solid-fluid mixture, where the principle of effective stress for this new type of approach should be considered from the very beginning. The second motivation of our work is to present the multiscale domain of fluid-solid interaction which describes some “emergence effects” for materials with especially high volumetric surface densities.
PL
W artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące modelowania pracy wymiennika ciepła z minikanałami. Wyniki obliczeń numerycznych, a mianowicie: strumienie ciepła oraz temperatury wylotowe, porównano z wynikami benchmarkowego eksperymentu z wykorzystaniem płytowego wymiennika z minikanałami (MPHE). W artykule omówiono wyniki analiz Thermal-FSI dla różnych strumieni masy wody. MPHE składa się z płyt zawierających ponacinane minikanały o przekroju prostokątnym (szerokość – 1 mm, głębokość – 700 μm) i 40 mm długości oraz kolektorów (dolotowe i wylotowe). Przedstawione analizy należy uznać za użyteczne w aspekcie projektowania wymienników ciepła.
EN
Presented are issues concerning selected problems of the advanced thermal-FSI (“Fluid Solid Interaction”) approach to numerical modeling of a heat exchanger with minichannels. Compared are results of numerical calculations relating to heat flux and outlet temperatures with the benchmark experiment data obtained with the use of the Minichannel Plate Heat Exchanger (MPHE). Analysed was the heat transfer between separated mediums for different mass flow rates. The MPHE exchanger contained two gasketed brazed plates with channels of a rectangular cross-section (width – 1 mm, depth – 700 μm, 40 mm length) and inlet and outlet manifolds. The numerical simulation was performed via thermal-FSI procedure with water as the working fluid. Presented analysis should be considered as satisfied and promising in the process of designing new heat exchangers.
EN
The article presents a zero-dimensional mathematical model of a tubular fuel cell and its verification on four experiments. Despite the fact that fuel cells are still rarely used in commercial applications, their use has become increasingly more common. Computational Flow Mechanics codes allow to predict basic parameters of a cell such as current, voltage, combustion composition, exhaust temperature, etc. Precise models are particularly important for a complex energy system, where fuel cells cooperate with gas, gas-steam cycles or ORCs and their thermodynamic parameters affect those systems. The proposed model employs extended Nernst equation to determine the fuel cell voltage and steadystate shifting reaction equilibrium to calculate the exhaust composition. Additionally, the reaction of methane reforming and the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen have been implemented into the model. The numerical simulation results were compared with available experiment results and the differences, with the exception of the Tomlin experiment, are below 5%. It has been proven that the increase in current density lowers the electrical efficiency of SOFCs, hence fuel cells typically work at low current density, with a corresponding efficiency of 45–50% and with a low emission level (zero emissions in case of hydrogen combustion).
EN
The present paper focuses on the prediction of the spontaneous condensation phenomena in the wet steam flow depending on the inlet temperature. The basic tests including comparison with experimental data have been performed using the planar symmetrical nozzle with the de Laval geometry (IMP PAN nozzle). It was assumed in calculations that steam is pure and does not contain heterogeneous sources of condensation. Numerical analysis was performed for boundary conditions which correspond to the flow regime without the shock wave. The present work includes simulations results of the onset of condensation and shows whether initiation of phase transition is located in the region between a spinodal and a binodal. Numerical results along the nozzle axis are presented on thermodynamic diagrams for all considered flow conditions.
EN
In this paper selected numerical modelling problems for an advanced thermal-FSI ("Fluid Solid Interaction") mini-channel heat exchanger model are presented. Special attention is given to the heat transfer between the separated mediums for different mass flows. Similar modelling problems have also been discussed in the literature dedicated to numerical and theoretical modelling problems for typical heat exchangers [1, 2, 3]. Basic tests, including a comparison with experimental data, have been conducted using a Mini-channel Plate Heat Exchanger (MPHE). The MPHE was made out of two gasketed brazed plates with 40 mm long rectangular cross section channels (width - 1 mm, depth - 700 μm). The thermal-FSI analysis was applied for the heat exchanger model with one hot and one cold water flow passage through the mini-channels. Satisfactory agreement between the modelling results and the experimental data [4] was obtained.
PL
W artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące modelowania pracy reaktora termokatalitycznego wykonanego z cienkiej taśmy ze stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al. Niniejszy układ umożliwia innowacyjną produkcję wodoru na cele energetyczne poprzez dekompozycję metanolu praktycznie przy ciśnieniu atmosferycznym. Przy obecnym stanie obciążenia turbin parowych w energetyce zawodowej wywołanym zarówno współpracą z odnawialnymi źródłami energii jak i zmiennymi reżimami pracy staje się zasadnym sięganie do nowych technologii magazynowania energii elektrycznej. Przyszłościowym magazynem są paliwa w tym wodór i związany z nim poprzez reakcje chemiczne metanol, których produkcję można analizować przy wykorzystaniu nowoczesnych narzędzi obliczeniowych. W artykule omówiono wyniki analiz numerycznych uwzględniających powierzchniowe reakcje katalityczne a mianowicie: dekompozycję metanolu do wodoru i tlenku węgla. Odniesiono się również do wyników eksperymentów. Przedstawione analizy należy uznać za użyteczne w aspekcie projektowania urządzeń zapewniających wysokosprawną oraz czystą konwersję energii elektrycznej w chemiczną i odwrotnie.
EN
This paper concerns the issues of the process hydrogen production modelling by methanol decomposition in the thermo-catalytic reactor on the intermetallic phase of Ni3Al. At the current load of steam turbine and cooperation with renewable energy sources, more detailed computational tools modelling chemical reaction are required, which allow determining the ability of storage electrical energy in fuels. This article describes the results of interaction Ni-based foils with flow which exhibit extremely high catalytic activity in methanol decomposition. The numerical simulation has been performed via CFD procedure with extension including increased chemical reactions rate on an interphase between fluid and solid. Presented analysis should be considered as satisfied and promising in the process of energy conversion from fuel to electric energy and reversly.
EN
The paper is an overview of selected ways of increasing the operational flexibility of steam units, which are predominant in the Polish power system. These studies were prompted by the dynamic changes in the structures of installed capacity and generation output in the National Power System due to a rapid increase in the number of wind turbines in the country. The methods of thermal unit operational flexibility improvement are divided into two groups. The first group comprises solutions with heat and mass storage as well as chemical energy storage. These are solutions to manage the auxiliary load of units regardless of system load. The second group consists of methods for an off-design increase in the safe level of thermal energy machine design stress. The development of numerical tools using complex methods of thermal stress determination, such as Burzyński-Pęcherski’s theory, combined with advanced on-line machine diagnostics, allows for an extension in the operational range of a machine, beyond the original safe operation limit without risk of damage or loss of service life, in other words.
PL
W pracy przedstawiono przegląd wybranych sposobów zwiększania elastyczności pracy bloków parowych, które stanowią największą siłę wytwórczą w polskim systemie elektroenergetycznym. Motywacją do podjęcia prac w tym kierunku są dynamiczne zmiany w strukturze mocy zainstalowanej i energii wytwarzanej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym związane z szybkim wzrostem liczby siłowni wiatrowych na terenie kraju. Metody poprawy elastyczności pracy bloków cieplnych podzielono na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią rozwiązania wykorzystujące magazyny ciepła i masy oraz magazyny energii chemicznej. Są to rozwiązania pozwalające kształtować obciążenie potrzeb własnych bloku niezależnie od obciążenia systemu. Drugą grupę stanowią metody pozwalające na pozaprojektowe wytężanie konstrukcji maszyn cieplnych. Rozwój narzędzi numerycznych wykorzystujących złożone metody wyznaczania naprężeń cieplnych, takie jak np. teoria Burzyńskiego–Pęcherskiego, w połączeniu z zaawansowanymi systemami diagnostyki maszyn online, umożliwiają wychodzenie z pracą maszyn poza granice tzw. bezpiecznej pracy bez ryzyka uszkodzeń lub utraty żywotności.
PL
Wskazano zagrożenia wynikające z kogeneracyjnej pracy bloków parowych z OZE. Określono miejsca w turbinie, które są najbardziej narażone na zniszczenie. Zaproponowano wykorzystanie adaptacji sprężysto-plastycznej materiału do skrócenia czasów startów i odstawień bloków parowych. Symulacje przeprowadzono z wykorzystaniem numerycznego narzędzia thermal-FSI.
EN
In this paper risks of cogeneration work steam turbine with Revenable Source have been showed. The greatest probability of damage in steam turbine have been defined. Elasto-plastic adaptation in material for shorted time of start up and shotdown steam bloks have been proposed. The numerical simulation have been performed via thermal-FSI procedure.
PL
Przedstawiono wyniki badań niszczących złącza doczołowego wykonanego w środowisku wody słodkiej na 30 metrach głębokości. Do spawania użyto blach ze stali konstrukcyjnej o podwyższonej wytrzymałości S420 G2+M o strukturze ferrytyczno-perlitycznej umacnianej przy pomocy regulowanego walcowania. Złącze zostało wykonane w symulatorze do spawania i cięcia na dużych głębokościach. Wykorzystano metodę spawania lokalnej komory suchej. Jako gaz osłonowy użyto argon. Ze złącza zostały wykonane próbki do badań niszczących zgodnie z normami europejskimi (PN-EN). Przeprowadzono następujące badania niszczące: badania metalograficzne mikro- i makroskopowe, statyczną próbę rozciągania oraz próbę gięcia.
EN
This paper presents the results of destructive tests on butt joints created in aqueous environment at 30 meters depth. High strength S420 G2+M constructional (ferrite-pearlite structure) steel, bolstered by means of controlled rolling, was used as welded material. The joint was made in a simulator for welding and cutting at great depths. Method of local dry-chamber welding was applied. Pure argon was used as the shielding gas. In accordance with European standards (PL-EN), a destructive test specimen were made from joints. Destructive testing was carried out as follows: micro- and macro-metallographic test, static tensile test and the test of bending.
EN
In this paper, thermodynamic analysis of the Szewalski hierarchic vapour cycle cooperating with a system of waste heat recovery from exhaust gases are presented. According to that purpose, the CFM (computation flow mechanics) approach has been used correctly. In this paper, traditional steam cycle, the bottoming organic Rankine cycle (ORC) and a system of waste heat recovery with use of water with temperature 90 ◦C have been analyzed. The Szewalski binary vapour cycle is providing steam as the working fluid in the high temperature part of the cycle, while another fluid – organic working fluid – as the working substance substituting conventional steam over the temperature range represented by the low pressure steam expansion. The steam cycle for reference conditions, the Szewalski binary vapour cycle, and the Szewalski hierarchic vapour cycle cooperating with a system of waste heat recovery have been comprised. Four working fluids in the low temperature part of binary cycle such as ammonia, propane, isobutene and ethanol have also been investigated. Moreover, the Szewalski cycle is a good resolution for proper using heat flux received from the exhaust gases heat regeneration system.
EN
The aim of this paper is to investigate thermodynamic efficiency of hierarchical thermodynamic cycles under partial loads by using of exergy analysis. Advanced hierarchical cycles are composed of few energy conversion systems, which can be powered by several different sources of energy jointly. This kind of cooperation gives opportunities to provide high efficient and clean conversion of fossil fuels to electricity. Moreover, power plant consisting of few traditional power system gives new possibilities of optimization under partial loads.
EN
The present work is concerned with investigation into coupled phenomena occurring in the supersonic section of the de Laval nozzle, characterized by the presence of shock the flow of condensing steam. The numerical simulations results were compared with the experiment carried out by Dykas et al. in 2013 on the half arc nozzles. The present work includes simulations results of oscillation frequency of the shock wave and conditions for the enhancement evaporation of condensate within the asymmetrical shock wave. Novelty of our approach lies on modeling both the moment of initiation of a phase transition, as well as the moment of its reverse progress – called here revaporization of the condensate phase.
EN
In this paper, 3D numerical analysis of unsteady flow forces acting on the thermowell of steam temperature sensor is presented. According to that purpose, the CFD+CSD (computational fluid–solid dynamics) approach has been used. The nonstationary of fluid acting on the thermowell such as: Strouhal frequency, amplitude of pressure, structure of vortex, peak of pressure, field of pressure, field of velocity, etc. are studied analytically and numerically. There have been examined two cases of flow with changing both temperature, pressure and mass flow rate (operating daily and night in the unit with capacity of 380 MWe). In accordance with the standards ASME PTC 19.3 TW-2010 the possibility of entry into resonance has been examined.
PL
Przeprowadzono analizę procesu pękania osłony termopary w stopniu regulacyjnym turbiny parowej. Opracowano model geometryczny turbiny do obliczeń metodą objętości skończonych. Wyznaczono rozkłady pól ciśnienia statycznego pary dla kolejnych kroków czasowych oraz rozkłady pól wektora prędkości na powierzchni przechodzącej przez osłonę termometryczną. Następnie wyznaczono zmiany różnicy ciśnienia całkowitego między stroną napływu, a stroną spływu wystającej w kanale przepływowym końcówki osłony. Wykonano obliczenia wytrzymałościowe oraz częstości drgań własnych w zależności od temperatury. Częstości drgań własnych porównano z wartościami wymuszeń, co umożliwiło stwierdzenie, że obciążenia wywołane przepływem pary nie były przyczyną pękania osłony termometrycznej analizowanej turbiny.
EN
In the work one carried out the fracture process analysis of the cover of the thermocouple in the regulatory degree of the steam turbine. One elaborated the model of the turbine to calculations with the method of finite volumes. One designated the fields of the static pressure of the steam for following temporary steps and the fields of the vector of the speed on area passing through the thermocouple cover. Then one designated changes of the difference of the total pressure between the side of the influx, and with the side of the run-off of protruding in the flow channel of the end of the cover. One made calculations of strength and Eigen frequencies depending on the temperature. Eigen frequencies were set against with values of extortions, what enabled the statement that loads caused with the flow of the steam had not been at the bottom of fracture of the covers of the thermocouple of the analysed turbine.
Logistyka
|
2014
|
nr 4
4463--4473, CD6
EN
Liquid phase in the flowing vapor through stages of the steam turbine is the cause of a lot of failures. Nowadays, due to work of steam turbines at partial load, process of homogeneous and heterogeneous condensation still is current. The formation of drops of condensate under conditions other than nominal operation of turbine is a process still unknown. Engineers and designers involved in the development of power station machines using condensable working fluids, have a need to better understand the impact of moisture formation on a machine performance and its life time. In meeting this interest the large-scale experiments and measurements are generally most significant and required if the technical process is to beconsidered. Sometime, in these researchers, the numerical tools of Computational Fluid Dynamics (CFD) have become useful, giving a more detailed view on irreversible processes. In the present paper we have focused on the prediction of the spontaneous condensation in wet steam flow. Two main types of nonequilibrium condensation models are considered and compared. These are: Eulerian-Eulerian multi-phase approach and Lagrangean-Eulerian FSI approach.
PL
Woda jest substancją, która występuje najczęściej w naturze i może przyjmować różne stany skupienia. Przemiany fazowe zachodzące w wodzie są przedmiotem naszego codziennego doświadczania. Mogą one zachodzić spontanicznie, lub także mogą być one inicjowane przez człowieka w różnego rodzaju maszynach i urządzeniach. Do najbardziej ciekawych przemian, które zachodzą w tym płynie są kondensacja i flashing. Oba te zjawiska mogą być zainicjowane poprzez szybką zmianę ciśnienia, zatem są to przemiany indukowane „naprężeniowo”. Zjawiskiem branym pod uwagę w realizowanych badaniach jest kondensacja pary wodnej. W części NP kondensacyjnej turbiny parowej przedostatni i ostatni stopień pracują w obszarze, w którym zachodzi zjawisko tzw. spontanicznej kondensacji, która jest nierównowagowym przejściem fazowym. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń przepływu pary w części NP turbiny parowej mocy 200MW i porównano je z danymi eksperymentalnymi. Obliczenia przeprowadzono z wykorzystaniem różnych sposobów modelowania przepływu pary.
EN
Water is a substance, which occurs most commonly in nature and can exist in different states of aggregation. Phase transformations, taking place in the water, are a subject of our everyday experience. They happen spontaneously or are initiated by a man in a various kinds of machines and devices. The most interesting phenomenons, occurring in this fluid, are condensation and flashing. Both of these phenomenons can be initiated through a rapid pressure change, therefore there are a stress induced phase transitions brought about the mechanism of local tension of the fluid. Condensation was the main object of the research. In the experimental part of the work only condensation has been taken into account. Actually, in the CFD literature, there are three main types of non-equilibrium condensation models. These three main types of models are: the single continuum approach (called also single-fluid approach), the Eulerian –Eulerian multi-phase approach (called also two-fluid approach) and Lagrangean-Eulerian Fluid Solid Interaction approach. In this part, there have been taken the attempts of different condensation models comparison. Numerical calculation, done using the CFD code, are confronted with a classical experiment IMP PAN made in the de Laval nozzle.
EN
In this paper has been presented a methodology of validation a novel mathematical model dedicated to evaluation and prediction of material degradation and damage of steam turbine elements such as blades, valves, and pipes due to three mechanisms: stress-corrosion, high-temperature creep and low-cyclic fatigue. The validation concept is based on an experimental setup manufactured in the Laboratory of Faculty of Mechanical and Power Engineering, Wrocław UT. The concept of validation by comparison of measured and numerically predicted eigen-frequencies and eigen-modes of different turbine elements within laboratory conditions are presented, and mathematical models of three damage mechanisms have been described. Using the mentioned method of experimental validation based on comparisons of eigen-frequencies, we could calibrate yet unknown coefficients in the turbine damage model. A practical aim is an implementation of a novel life-time module for the BOTT (block of thermal stresses restriction) system. In particular the stress-corrosion factor will be added for the advanced numerical control system, creating in such way a universal, flexible and a complete tool for monitoring degrees of degradation, corrosion and damage of critical points in a steam turbine.
PL
Niniejszy artykuł jest kolejnym z cyklu, którego celem jest opracowanie numerycznego narzędzia badawczego opartego na CSD (Computational Solid Dynamics). Zadaniem jego byłaby weryfikacja stanu wytrzymałościowego i dynamicznego trudnodostępnych dla pomiarów urządzeń w turbinie takich jak: rurociągi pary świeżej, zawory, wirniki czy łopatki. Narzędzie obserwowałoby rozwijające się mechanizmy: korozji, pełzania wysokotemperaturowego i niskocyklicznego zmęczenia. Ostateczną walidacje modeli numerycznych z eksperymentem zaplanowano wykonać w Laboratorium Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej. W tej części cyklu artykułów pokazano m.in. walidację modelu numerycznego z pomiarami drgań, jakie wykonano na stanowisku badawczym oraz w skrócie opisano poszczególne moduły narzędzia. Po implementacji wszystkich modeli do systemu nadzorującego pracę turbozespołu o nazwie BOTT (Blok Ograniczeń Termicznych), powstanie zupełnie nowy, elastyczny i kompletny system monitorujący stopień degradowania się elementów turbozespołu o nazwie ANCS (Advance Numerical Control Systems) działający w sposób on-line.
EN
The results of numerical simulations to predict the performance of different steam models have been presented. All of the considered models of steam condensation have been validated on the base of benchmark experiment employing expansion in nozzle and next on the low pressure part of the steam turbine stage. For numerical analysis three models have been finally used - the ideal steam model without condensation, equilibrium steam model and a nonequilibrium steam model. It was confirmed that only the inclusion of the nonequilibrium effects in the computations can lead to a proper prediction of the condensation phenomena in the test nozzle. However, the basic characteristics of the low-pressure turbine can be succesfully estimated using a simple ideal steam or the equilibrium condensation model.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.