Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal and visualisation study of the hfe7100 refrigerant condensation process

Bohdal Tadeusz, Sikora Małgorzata, Formela Karolina

Acta Mechanica et Automatica

|

2024

|

Vol. 18, no. 1

60--67

EN

Technological advances are contributing to the search for highly efficient energy designs, and increasing interest in compact heat exchangers. Indeed, small channel diameters determine large heat transfer coefficients and condition a significant heat transfer area about the overall volume of the heat exchanger, as well as a smaller amount of refrigerant flowing in the system. Nevertheless, the operat-ing stability and energy efficiency of compact heat exchangers are influenced by two-phase flow structures, which depend on thermal flow parameters. Knowledge of the structures formed during the condensation process is therefore essential for optimising the operation of re-frigeration and air-conditioning equipment. This article presents the results from experimental studies of the HFE7100 refrigerant, from the hydrofluorocarbon group, condensation process in mini-channels with hydraulic diameters dh = 2.0 mm, 1.2 mm, 0.8 mm and 0.5 mm. Thermal flow characteristics were determined, and the forming structures of two-phase flow were recorded. The results of visualisation were subjected to morphological image analysis, based on a special algorithm written in MATLAB software. The algorithm makes it possi-ble to determine the void fraction, which is necessary for calculating the vapour quality, as well as the area of vapour bubbles and their number, directionality and length along the x- and y-axes.

2

Wpływ struktury przepływu na wymianę ciepła w procesie skraplania proekologicznych czynników chłodniczych w minikanałach

Sikora Małgorzata, Bohdal Tadeusz

Instal

|

2022

|

nr 5

20--26

PL

Podczas procesu skraplania w minikanałach następuje zmiana mechanizmów przenoszenia ciepła i masy wynikająca ze zmiany stopnia suchości x i stopnia zapełnienia φ, które wpływają na proces formowania się różnych struktur przepływu. Miarą efektywności energetycznej procesu jest współczynnik przejmowania ciepła α, który zależy od charakteru przepływu dwufazowego. W niniejszym artykule zaprezentowano wpływ formujących się struktur przepływu dwufazowego na proces wymiany ciepła podczas procesu skraplania czynników chłodniczych w poziomych minikanałach rurowych. Badania przeprowadzono dla trzech proekologicznych czynników niskociśnieniowych HFE7000, HFE7100, Novec649, o niskich wskaźnikach ODP i GWP. Proces skraplania zachodził w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej dh = 2,0; 1,2; 0,8; 0,5 mm.

EN

During the condensation process in the mini-channels, the heat and mass transfer mechanisms change, resulting from the change in the vapor quality x and the void fraction φ, which in turn affect the process of formation of various flow structures. The measure of the energy efficiency of the process is the heat transfer coefficient α, which depends on the kind of the two-phase flow. This article presents the influence of the two-phase flow structures formed during the condensation process in horizontal pipe mini-channels on the heat transfer process. The research was carried out on three pro-ecological low-pressure refrigerants with low ODP and GWP coefficients, HFE7000, HFE7100, and Novec649. The condensation process took place in pipe mini-channels with an internal diameter of dh = 2.0; 1.2; 0.8; 0.5 mm

3

Zastosowanie prądnic z magnesami trwałymi do budowy mikroturbogeneratorów ORC

Kaczmarczyk T. Z., Żywica G., Klonowicz P.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 2 (118)

79--85

PL

W pracy omówiono zagadnienia związane z projektowaniem nowego typu maszyn elektrycznych dedykowanych do pracy w układach kogeneracyjnych małej mocy. Do konwersji ciepła odpadowego ze spalania biomasy na energię elektryczną zastosowano mikroturbogenerator zasilany parą czynnika niskowrzącego HFE7100. Wysokoobrotowy turbogenerator o mocy nominalnej 2,5 kWe pracuje w obiegu ORC, który oprócz energii elektrycznej umożliwia produkcję energii cieplnej na poziomie 20 kW. Do budowy wirnikowej maszyny ekspansyjnej zastosowano trójfazowy, synchroniczny silnik z magnesami trwałymi o maksymalnej prędkości obrotowej 80000 obr/min. Zaprojektowany i zbudowany mikroturbogenerator jest hermetyczny i posiada bezolejowy system łożyskowania. Ponieważ elementy generatora elektrycznego pracują w podwyższonych temperaturach, w artykule poruszono zagadnienia związane z wymaganiami stosowania zewnętrznego układu chłodzenia. W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań mikroturbogeneratora parowego pracującego w instalacji ORC z czynnikiem niskowrzącym. Zamieszczono charakterystyki cieplno–przepływowe instalacji oraz omówiono warunki termodynamiczne jakie winny być spełnione podczas pracy ekspanderów parowych. Przedstawiono potencjalne zastosowanie małych kogeneratorów ORC z mikroturbinami parowymi w budowie układów elektroenergetycznych bazujących na OZE i cieple odpadowym.

EN

The article discusses issues related to the design of the new type of electric machines intended for operation in low power cogeneration systems. For the conversion of waste heat (coming from biomass combustion) to electricity, a microturbogenerator powered by a low-boiling medium’s vapour (HFE7100) was used. The high-speed turbogenerator with a nominal power of 2.5 kWe works in the ORC system which, in addition to generating electricity, enables heat production of 20 kW. A three-phase synchronous permanent magnet motor, with a maximum rotational speed of 80,000 rpm, is an integral part of the developed expansion machine. The designed and manufactured microturbogenerator has a hermetic structure and is equipped with an oil-free bearing system. Since some elements of the electric generator must be able to operate at elevated temperatures, this article raises issues related to the use of an external cooling system. This paper reports selected results from studies of the vapour microturbogenerator that operated in the ORC installation with HFE7100 as the working fluid. Thermal and flow characteristics of the installation are presented as well. Furthermore, thermodynamic conditions that should be met during operation of the vapour expanders are discussed. It was shown that small ORC cogeneration systems with vapour microturbines could be successfully applied in the construction of electricity systems that utilise renewable energy sources and waste heat.

4

Measurements and vibration analysis of a five-stage axial-flow microturbine operating in an ORC cycle

Kaczmarczyk T. Z., Żywica G., Ihnatowicz E.

Diagnostyka

|

2017

|

Vol. 18, No. 2

51--58

EN

This paper presents results concerning the experimental investigation of a five-stage prototypical axial-flow microturbine operating in an ORC installation. The microturbine has an electrical capacity of 3 kW at the nominal rotational speed of 12000 rpm and is supplied with a low-boiling medium's vapour HFE7100. During the test, both the full vibration frequency distribution and the overall level of the velocity vibrations RMS in the microturbine were measured. A spectral analysis of vibration velocity was conducted during the grind-in process after a modernisation of the shrouding bandage of the microturbine set's flow system took place. The article presents the operational characteristics of the ORC system as well as the characteristics showing the electric power produced as the function of rotational speed of the microturbine. On the basis of the results obtained, there was assessed the dynamic performance of the microturbine and it was ranked according to ISO 10816-1 standard. The paper also shows the measurement results of the so-called kurtosis within the frequency range of 15 to 30 kHz, which made it possible to evaluate the dynamic state of the rolling bearings by which the microturbine rotor was supported.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań poziomu drgań podczas rozbiegu prototypowej 5-stopniowej osiowej mikroturbiny pracującej w obiegu Rankine'a. Mikroturbina o nominalnej mocy 3 kW i prędkości obrotowej 12000 obr/min była zasilana parą czynnika niskowrzącego HFE7100. Podczas badań zmierzono rozkłady częstotliwościowe oraz ogólny poziom prędkości drgań Vrms mikroturbiny w zależności od prędkości obrotowej. Przedstawiono analizę prędkości drgań podczas docierania i po modernizacji bandaży układu przepływowego mikroturbozespołu. Zamieszczono charakterystyki pracy obiegu ORC oraz charakterystyki mocy elektrycznej w zależności od prędkości obrotowej mikroturbiny. Na podstawie uzyskanych wyników oceniono stan dynamiczny mikroturbiny oraz zaklasyfikowano badaną maszynę przepływową wg normy ISO 10816-1. W pracy zamieszczono wyniki pomiarów tzw. kurtozy w przedziale 15-30 kHz na podstawie której wykonano ocenę stanu łożysk tocznych układu wirującego mikroturbiny.

5

Experimental investigation on a rotodynamic pump operating in the cogeneration system with a low-boiling working medium

Kaczmarczyk T., Żywica G., Ihnatowicz E.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 134

63--87

EN

The article presents the research carried out on the circulating rotodynamic pump (peripheral pump) operating in the organic Rankine cycle with or without regeneration. The low-boiling solvent HFE7100 was used as the working ﬂuid. Its boiling point is around 61 ◦C at atmospheric pressure. An expansion valve, which simulated the operation of an expansion machine, was used to load the tested pump. The ﬂow characteristics were given for the working media: a solution of glycol and HFE7100 in the condenser, thermal oil and HFE7100 in the evaporator and HFE7100 in the regenerator. The research results concerning the PK70 pump operating in an ORC cycle are reported for the HFE7100 temperature range 15-60 ◦C and the dynamic viscosity range of 0.132 to 0.66 mPas. The maximum ﬂow rate and pressure of the pump during its operation in the ORC system were assessed. The analysis of the results demonstrates that the maximum eﬃciencies of the pump operating with or without regeneration were 44% and slightly below 37%, respectively. The impact of the selected physicochemical parameters of the working mediums on the pressure drops occurring in the ORC cogeneration installation was discussed. Based on the research conducted and the measurement results, the possibility to apply a PK70 unit as a circulating pump for the working medium in an ORC cycle was checked.