Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Review on progress and challenges of the power generation systems at micro-scales

Chen J. J., Xu D. G.

International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy

|

2015

|

Vol. 47

185--198

EN

The miniaturization of electro-mechanical devices, and the resulting need for micro-power generation (milliwatts to watts) with low weight, long life devices, has led to the recent development of the field of micro-scale combustion and power generation. The primary objective of this new field is to leverage the high energy density of fuels, specifically liquid hydrocarbon fuels relative to batteries and all other energy storage devices other than nuclear fission, fusion or decay. Some brief scaling arguments are given in this work, and more detailed efforts are referred. A brief introduction to several of the fabrication techniques is presented in this work. Hydrogen-based and some preliminary specialty fuel micro-fuel cells have been successfully developed, and there is a need to develop reliable reformers (or direct conversion fuel cells) for liquid hydrocarbons so that the fuel cells become competitive with the batteries. In this work, the technological issues related to micro-scale combustion and the development of thermochemical devices for power generation will be discussed. Some of the systems currently being developed will be presented, ongoing critical study issues under investigation, and other potential areas of development discussed. Comments regarding the opportunities and limitations of each of the techniques are also presented where applicable.

2

Wykonanie modeli wirnika turbiny osiowej mikrosilnika przepływowego z wykorzystaniem przyrostowych metod szybkiego prototypowania

Budzik G., Czarnecki M., Orkisz M., Wygonik P.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, SC1

289--294

PL

W artykule przedstawione są możliwości wykonania prototypu wirnika turbiny osiowej mikrosilnika przepływowego z wykorzystaniem przyrostowych metod szybkiego prototypowania. W celu wykonania prototypów wirnika opracowany został wirtualny model 3D-CAD. Bazą do wykonania modelu CAD były przeprowadzone wcześniej obliczenia analityczne. Model wirtualny został wykonany z zastosowaniem modelowania hybrydowego w systemie CATIA V5R18. Stworzony model CAD został poddany obróbce programowej w celu uzyskania danych niezbędnych w procesie szybkiego prototypowania (RP).Program CATIA posiada możliwości eksportu plików do formatów odczytywanych przez oprogramowanie urządzeń RP. W przedmiotowym przypadku z programu CATIA zostały wyeksportowane dane w postaci formatu STL, IGES i STEP. Format STL jest czytelny dla większości urządzeń RP, format IGES i STEP tylko dla niektórych. Następnie dane w formacie IGES i STEP zostały zaimportowane do systemu Mechanical Desktop a następnie ponownie zapisane w formacie STL z założeniem wysokiej wartości współczynnika dokładności powierzchniowej. Przedmiotowy wirnik został wykonany za pomocą dwóch metod szybkiego prototypowania: metody stereolitografii (SLA) i trójwymiarowego druku (3DP). Obie metody zasadniczo różnią się między sobą sposobem wytwarzania prototypów. W przypadku metody stereolitografii model budowany jest poprzez warstwowe utwardzanie fotopolimeru promieniem lasera UV. Metoda trójwymiarowego druku polega na warstwowym łączeniu proszku za pomocą specjalnego lepiszcza. Głównym celem badań było określenie przydatności przedstawionych metod szybkiego protoypowania do wytwarzania modeli wirników turbiny osiowej mikrosilników przepływowych. W wyniku pzeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowanie metody stereolitografii pozwala na uzyskanie lepszej dokładności wymiarowo kształtowej modeli wirników małych turbin mikrosilników lotniczych.

EN

The article presents possibilities of microengine axial-flow turbine manufacturing with additive Rapid Prototyping (RP) methods usage. In order to make physical prototypes of the rotor, 3D-CAD virtual model have been prepared. The basis of 3D-CAD model were analytical computer calculations. Virtual model has been made with Computer Aided System CATIA V5R18 using the hybrid method of modeling process. Virtual model have been processed and exported to rapid prototyping data – STL, IGES and STEP file. STL file data is one of the most often used RP format to build a physical model. IGES and STEP format file data are used in rapid prototyping data processing. IGES and STEP formats have been imported to Mechanical Desktop system. After data processing file have been exported to STL format with high surface accuracy factor. Axial-flow turbine rotor has been made with two additive rapid prototyping methods: stereolithography (SLA) and three dimensional printing (3DP). SLA device makes stereolitographic model by laser rays hardening consecutive layers of photopolymer. 3DP device makes three dimentional printing model by joining layers of powder. The main goal of the research was defining the suitability of rapid prototyping method to axial-flow turbine rotor model manufacturing. As a results of performed research it was found that the stereolithograpic method allows to get axial-flow turbine rotor model with higher parameters of accuracy then three dimensional printing method.

3

Internal combustion micro-chambers and micro-engines

Kraszewska H., Rusin M.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 4

283-288

EN

Technological progress caused miniaturization of internal-combustion engines. They found application in many areas. The acquaintance of the ignition and combustion processes in the small volumes, the solution of the problem of piston movement under the influence of a pulse combustion in chambers, the choice of materials and problems related with the mixtures and exhaust creation, all these issues require a exact acquaintance for the purpose of optimization of the micro engine performance. In the paper, some issues are talked over on the base of investigations performed on the small volume chambers in single compression machines and in the shaftless two-cycle engine. Researched was the influence of the micro chamber size and of the area/volume ratio value on the processes of combustion occurring in the very small volumes and with the large values of area/volume ratio. Together with raise of the area/volume ratio, the value of the combustion pressure impulse becomes lower. The influence of the chamber material type on the combustion processes was defined, both in the single compression machine as in the micro engine. The existence of micro chamber size influence on the combustion limits of the fuel/air mixtures was designated. It has been determined that the range of the combustion limit is decreased with diminishing of the combustion chamber diameter, at the same time these changes are not the function of the area/volume ratio value changes. The maximum values of the combustion pressure appeared when chamber was supplied with stoichiometric mixture, irrespective of the chamber dimensions.

4

Influence of fuel type on working parameters of testing combustion micro-engine

Jankowski A., Rusin M.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 4

187-195

EN

The choice of appropriate additives to alternative type of fuels determines the basic problem related with diversification of fuels used to the internal-combustion engines. The research micro engine with swept volume of 165 mm3 and the rotational speed reaching 25000 rpm was fuelled with various liquid fuels of the methyl and ethyl alcohol base. To the alcohol, additives were added with various percentage compositions, such like castor oil and nitro methane. In the fuel system the mixer of fuel with air was applied, that permitted on supply with the liquid fuel, but the composition of the fuel-air mixture was controlled with the quantity of supplied air. Registered was the graph of compression pressure in mini combustion chamber, the maximum power and shaft output torque was measured with the different composition fuels supplied to engine. Research proved that not only alcohol type applied as fuel, but also above all percentage participation of additives to the fuels influenced most on the micro engine work parameters. For the same type of alcohol, but with the different additives, the maximum power and the maximum torque differed significantly. For the micro engine of this type, the best fuel was based on the methyl alcohol and has composition of 60% methanol as fuel, 15% nitro methane (CH3NO2) as fuel additive and 25% of lubricant - castor oil. Article presents the design of the power shaft output micro engine, tested fuels, exemplary graphs of compression pressures in mini chamber on the prototype of a miniature power shaft engine, graphs of the rotary torque and of the engine power of supplied with various fuels.

5

Energetic Behavior of a MEMS Microturbine Concept

Ribaud Y., Dessornes O.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2005

|

nr 128, vol. 2

449-456

EN

The energetic behavior of a MEMS based microturbine concept is analysed by applying a model that accounts for strong heat mixing in the microengine. The results give some understanding on the possibilities to obtain a usable power from this microdevice.

6

Konstrukcja i wytwarzanie mikrosilnika tłokowego

Jiang K., Jin P., Kim J.-S.

Silniki Spalinowe

|

2005

|

R. 44, nr 3

32--41

PL

W artykule przedstawiono realizowany projekt rozwoju konstrukcji tłokowego mikrosilnika spalinowego. Silnik skonstruowany jest na bazie dwusuwowego silnika tłokowego, jednakże wprowadzono w jego budowie istotne modyfikacje konstrukcyjne w celu przystosowania do produkcji. Modyfikacje te zostały stworzone z wykorzystaniem systemu projektowania 2D MEMS. Wszystkie elementy silnika rozmieszczone są na dwóch płaszczyznach. Uszczelniania tłoków nie są stosowane, a przedmuchom zapobiega się poprzez zastosowanie mikrorowków na tłokach, dużą dokładność wykonania oraz przez powiększoną powierzchnię styku między tłokiem i cylindrem. W połączeniu z warstwą filmu oleju smarującego rozwiązanie to skutecznie zapobiega przedmuchom. Opracowano nowy i tani sposób wytwarzania elementów silnika narażonych na działanie wysokiej temperatury. Metoda ta polega na zastosowaniu procesu o nazwie UltraThick SU-8 Process, nazywanego w skrócie UTSP do wytwarzania mikroform; następnie przy wykorzystaniu tej formy można wytwarzać ceramiczne i metalowe elementy silnika. UTSP wykorzystuje litografię ultrafioletową UV, która jest zastosowana do wytwarzania warstw SU-8 o grubości do 1000 mm, a uzyskane rezultaty są porównywalne z tymi, jakie uzyskuje się przy zastosowaniu procesu naświetlania promieniowaniem rentgenowskim dla takich samych grubości. Wykonano kompletny mikrosilnik do prób wykorzystując powłoki SU-8 otrzymane w procesie UTSP. Bazując na formach SU-8 wyprodukowano wysokiej jakości ceramiczne i metalowe elementy, tym samym potwierdzono przydatność nowej metody do budowy odpornych na wysokie temperatury mikrosilników przy zachowaniu niskich kosztów.

EN

This paper presents an ongoing project of developing a micro reciprocating internal combustion engine. The engine is designed on the basis of a two stroke piston engine, but heavy modifications have been made to suit the 2D MEMS fabrication. All the engine parts are located in two layers. Piston seals are not used and leakage is prevented by the introduction of microgrooves on the piston, tight tolerance control and an extended contact area between the piston and the cylinder. With the assistance of a film of lubrication oil, these measures prove effective in preventing leakage. A new approach has been developed to fabricate high temperature resistant engine components at low cost. The approach relies on the UltraThick SU-8 Process (UTSP) to make micromoulds; then ceramic and metallic engine components can be produced based on the moulds. The UTSP is a UV lithography process for producing up to 1000 mm thick SU-8 layers and the quality of the fabrication results can be compared with those made by using X ray exposure process in the same thickness. A complete microengine has been fabricated in SU-8 using the UTSP for test drive. High quality ceramic and metallic components have been produced based on the SU-8 moulds, proving the new approach is feasible for building durable micro hot engines at a low cost.