Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Technologie ORC – przegląd rozwiązań i możliwości zastosowania w obszarze skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła

Kochaniewicz Andrzej

Energetyka

|

2020

|

nr 9

433--439

PL

W artykule dokonano przeglądu rozwiązań i możliwości zastosowania technologii ORC (ang. Organic Rankine Cycle) dla skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepła. Technologia ORC opiera się na takich samych zasadach działania jak w przypadku klasycznego obiegu Clausiusa Rankine’a, tzn. zachodzą w nim takie same przemiany termodynamiczne, różnica polega jedynie na zastosowaniu czynnika niskowrzącego. W artykule skupiono się głównie na gotowych i sprawdzonych rozwiązaniach dostawców tego typu układów. Dokonano porównania konfiguracji dla układów tego typu, jak również przedstawiono możliwość ich zastosowania w celu optymalizacji wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Główna zaleta technologii ORC to możliwość zastosowania jej w różnych gałęziach gospodarki. Dostępna na rynku komercyjna technologia opiera się głównie na układach ORC zasilanych kotłami na biomasę. Dla tej technologii dokonano syntetycznego zestawienia gotowych rozwiązań, w tym typoszeregów dostępnych mocy elektrycznych i cieplnych w układzie skojarzonym oraz dodatkowo mocy elektrycznej i sprawności elektrycznej w układzie kondensacyjnym. W artykule poruszono także aspekt ekonomiczny związany z nakładami inwestycyjnymi na tego typu rozwiązania, dla których wykreślono charakterystyki kosztowe.

EN

The article presents an overview of solutions and applicability of the ORC (Organic Rankine Cycle) technology in combined heat and power generation. The ORC technology is based on the same principles of operation as in the classic Clausius Rankine cycle, i.e.: the same thermodynamic transformations occur. The only difference is the application of a low-boiling agent. The article mainly focuses on the ready and proven solutions used by suppliers of systems like that. A comparison is made of configurations for this type of systems and, moreover, their possible use to optimize electric power and heat generation is presented. The basic advantage of the ORC technology is possibility of its application in various sectors of the economy. The commercial technology offered on the market is generally based on ORC systems supplied by biomass-fired boilers. The article provides a synthetic list of ready solutions for this technology, including types of available electric and thermal power in combined systems and, additionally, of electric power and electric efficiency in condensing systems. Besides, the article mentions an economic aspect related to capital expenditures for the presented solutions and provides the corresponding cost estimates.

2

Modeling and convergence analysis of directed energy deposition simulations with hybrid implicit / explicit and implicit solutions

Buhl Johannes, Israr Rameez, Bambach Markus

Journal of Machine Engineering

|

2019

|

Vol. 19, No. 3

94--107

EN

Conventional metal manufacturing techniques are suitable for mass production. However, cheaper and faster alternatives are preferred for small batch sizes and individualized components. Directed energy deposition (DED) processes allow depositing metallic material in almost arbitrary shapes. They are characterized by cyclic heat input, hence heating and cooling every point in the workpiece several times. This temperature history leads to distribution of mechanical properties, distortions, residual stresses or even fatigue properties in the part. To avoid experimental trial-and-error optimization, different methods are available to simulate DED processes. Currently, the wire arc additive manufacturing (WAAM) is the most competitive DED process. In this work, a simulation method for the WAAM process is established and validated, which should be capable to calculate global effects (e.g. distortions, residual stresses) of real WAAM-processes with duration of hours and thousands of weld beads. The addition of beads and layers is simulated by the element birth and death technique. The elements are activated according to the movements of the heat source (arc). In this paper, the influence of the time step, the mesh size and the material properties of the inactive elements in hybrid implicit / explicit and fully implicit solutions are evaluated with respect to the computation time and stability. This investigation concludes several recommendations for AM-modelling. For example, a low Young’s modulus (100 N/mm2) for the inactive elements show nearly no influences on the welding simulation, but introduces numerical instabilities in case of multiple welding beads. The Young’s modulus should be increased to 1.000 N/mm2 for small mesh-sizes, small step-sizes and many beads, even when it introduces unwanted stresses.

3

Application of similarity method of distance courses describing the elements content in typical cement concrete after thermal cycles

Linek Małgorzata, Nita Piotr

Journal of KONES

|

2019

|

Vol. 26, No. 4

163--170

EN

The work concerns the use of similarity analysis of distance course. Composition of concrete mixes was designed. The cement concrete composition includes cement, coarse aggregate, fine aggregate, water and admixtures. The laboratory analyses included concretes curing in standard conditions and concretes subject to thermal cycles representing the destructive influence of imposed loading. Laboratory tests assumed the fifty thermal test cycles. A single test cycle included process of alternate heating and cooling. Recurrent influence of temperature stimulated the impact of aircraft on airfield pavements. The assumed heating and cooling time corresponded to the time during which the aircraft effected the most frequently used airfield pavement within the area of Poland. Comparative SEM observations of concretes subject to thermal cycles were conducted. An increase in the width of microcracs has been observed. In case of crystallization, there is diversification within the area of cement matrix, contact area between cement matrix and aggregate grains and in case of porosity characteristics of both concretes. Similarity indexes between input and target sequence were defined. Diagrams presenting the similarity of the analysed concretes were prepared (after 28 days of curing and after thermal cycles). It was proved that the suggested method could be used to define the similarity of concrete intended for airfield pavements.

4

Predicting Deformations in Aluminum Overlap Joint Produced by FSW Process

Adamus K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

13--18

EN

The goal of the work was to develop model of Friction Stir Welding process that predicts deformations of the joined components based on the specified heat input. In the analyzed case two overlapping aluminum sheets were welded. The top sheet had the thickness of 1.0 and the bottom sheet had the thickness of 0.6 mm. The model used Finite Element Method. Thermal mechanical coupled formulation was chosen. The heat input was estimated based on the temperature measurements in the selected points along the welding line. Heat source was calibrated to match the numerically calculated and experimentally measured thermal cycles. The calculated field of displacements in direction perpendicular to the sheet surface was selected to compare the numerical results with the actual geometry of welded sheets. The model achieved the satisfying accuracy with respect to the qualitative description of the deformations.

5

Uszczelnienia połączeń kołnierzowych w górnictwie – cykle termiczne

Samek Ł.

Zeszyty Naukowe Dolnośląskiej Wyższej Szkoły Przedsiębiorczości i Techniki. Studia z Nauk Technicznych

|

2015

|

Nr 4

97--104

PL

W artykule przedstawiono badanie materiału uszczelnień, w trakcie których dokonano cyklicznych zmian temperatury, jakie mogą zachodzić w rurociągach stosowanych nie tylko w górnictwie. Wykazało ono, że zastosowany materiał uszczelek ma duży wpływ na zachowanie się całej instalacji.

EN

The paper presents the results of research on sealants, during which the temperature was periodically altered to create a similar heat stress that occurs in pipelines, also in other industry sectors than mining. The research findings prove, that the type of raw materials for production of seals has a significant influence on the functioning of the whole installation.

6

Zastosowanie absorpcyjnej pompy ciepła w układzie skojarzonej produkcji elektryczności i ciepła

Zarzycki R., Panowski M., Komur P.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

375--390

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń symulacyjnych uciepłownienia nadkrytycznego bloku parowego na potrzeby dedykowanego odbiorcy ciepła. Na podstawie wykresu uporządkowanego temperatur dla lokalizacji odbiorcy ciepła oraz tabeli regulacyjnej parametrów dostarczanego ciepła rozważono dwa warianty uciepłownienia bloku parowego: pierwszy za pomocą dedykowanego wymiennika ciepła (DWC) zasilanego parą z upustu turbiny, drugi za pomocą absorpcyjnej pompy ciepła APC pracującej jako podstawowe źródlo ciepla wraz wymiennikiem szczytowym (SWC). Opierając się na wymaganych przez odbiorcę parametrach ciepła ustalono moc nominalną absorpcyjnej pompy ciepła oraz moc wymiennika szczytowego. W celu realizacji obliczeń opracowano model symulacyjny absorpcyjnej pompy ciepła, który został zintegrowany z nadkrytycznym blokiem parowym o mocy 900 MWe. Model pompy ciepła został opracowany z wykorzystaniem charakterystyk rzeczywistego urządzenia. W wyniku przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych ustalono, że dla analizowanego przypadku pompa ciepła o mocy 17,5MWt pozwala na pokrycie produkcji ciepła na potrzeby dedykowanego odbiorcy w 90%. Stwierdzono ponadto, że zastosowanie absorpcyjnej pompy ciepla wraz ze szczytowym wymiennikiem ciepła pozwala na zmniejszenie o 35% negatywnego wpływu na produkcję energii elektrycznej, w porównaniu do wariantu z dedykowanym klasycznym wymiennikiem ciepła. Efekt ten jest bezpośrednim wynikiem zwiększenia sprawności wytwarzania energii w kogeneracji, dzięki zastosowaniu absorpcyjnej pompy ciepła.

EN

This paper presents the results of numerical simulations of absorption heat pump application for cogeneration electricity and heat production delivered to dedicated recipients. Two cases of heat production were analysed. First, as a reference unit, the study examined a standard heat exchanger (DWC) fed with steam taken from turbine steam bleeding. The second analysed configuration was an absorption heat pump (APC) equipped with a pick heat exchanger (SWC). The heat parameters were assumed based on the structured graph of outer air temperatures for a dedicated recipient locality as well as on a regulation table. The nominal thermal power of APC and SWC was also assumed based on the dedicated recipient’s needs. The simulation model of the absorption heat pump was developed and integrated with a model of a supercritical, 900MWe power plant. The absorption heat pump model was developed with the use of real APC characteristics. The results of the calculations performed show that the analysed heat pump of 17.5MWt power makes it possible to cover almost 90% of particular receiver of heat. Moreover, application of an absorption heat pump equipped with a pick heat exchanger decreases the negative impact on electricity production by about 35% when compared to heat production by heat exchanger alone. This is a direct result of increasing the cogeneration efficiency for simultaneous production of heat and electricity, due to the application of APC.

7

Proposal of a piston engine with close thermal cycle of working medium

Mitianiec W.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 1

209--217

EN

Ecological aspects and utilization of biomass as a fuel leads to applying of a closed work cycle in the piston engine. It forces usually to delivering of heat to working medium through a heat exchanger. The heat may get from any type of fuel in an external combustion chamber, which allows on precisely control of combustion process. The paper describes a new conception of the engine operating in two-stroke cycle with working medium being in the close system, the best with the perfect gas as argon or helium. The delivering process of working medium with high temperature from the heat exchanger takes place through the inlet valve during a few dozen degrees of CA rotation in piston position at TDC. Expansion stroke takes place until outlet valve opens shortly BBDC. The outlet period from the cylinder follows almost at constant pressure and at low temperature to an adiabatic chamber, from where the working medium is compressed by an adiabatic compressor to pressure near pressure being in the heat exchanger. The engine works in two-stroke cycle and enables to get low temperature and pressure as early as BDC through a long time of opening of the outlet valve. The paper presents the ideological scheme of the engine system and theoretical thermal cycle. On this basis one presents the theoretical description of the individual thermodynamic processes with determination of thermal parameters of the characteristic points of the cycle. This article determines also the thermal efficiency of such closed cycle. The presented engine may have a practical applying as a stationary engine in energetic systems, where as fuel may be biomass, which globally influences on decreasing of CO2 and NOx by temperature control of the combustion process

8

A new conception of two-stroke engine with closed cycle

Mitaniec W.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

604--611

EN

Applying of a closed work cycle in the piston engine leads usually to delivering of heat to working medium through a heat exchanger (Stirling engine). The heat may get from any type of fuel in an external combustion chamber, which allows on precisely control of combustion process. The paper describes a new conception of two-stroke engine with working medium being in the close system, the best with the perfect gas as argon or helium. The engine has the conventional crank-piston system and an inlet and outlet valves placed in the cylinder head. The delivering process of working medium with high temperature from the heat exchanger takes place through the inlet valve during a few dozen degrees of CA rotation in piston position at TDC. Expansion stroke takes place until outlet valve opens shortly BBDC. The outlet period from the cylinder follows almost at constant pressure and at low temperature to an adiabatic chamber, from where the working medium is compressed by an adiabatic compressor to pressure near pressure being in the heat exchanger. The engine works in two-stroke cycle and enables to get low temperature and pressure as early as BDC through a long time of opening of the outlet valve. The paper presents the ideological scheme of the engine system and theoretical thermal cycle. On this basis one presents the mathematical description of the individual thermodynamic processes with determination of thermal parameters of the characteristic points of the cycle with taking into account of work of the compressor and amount of delivering heat to the exchanger. This article determines also the thermal efficiency of such closed cycle. The presented engine may have a practical applying as a stationary engine in energetic systems, where as fuel may be biomass, which globally influences on decreasing of CO2 and NOx by temperature control of the combustion process.

PL

Zastosowanie zamkniętego obiegu pracy w silniku tłokowym prowadzi zwykle do dostarczenia ciepła do czynnika roboczego poprzez wymiennik ciepła (silnik Stirlinga). Ciepło można uzyskać z dowolnego paliwa w zewnętrznej komorze spalania, co pozwala na dokładniejszą kontrolę procesu spalania. Artykuł opisuje nową koncepcję silnika dwusuwowego z czynnikiem roboczym będącym w układzie zamkniętym, najlepiej gazem doskonałym takim, jak hel czy argon. Silnik ma konwencjonalny układ korbowo-tłokowy oraz zawór dolotowy oraz zawór wylotowy umieszczone w głowicy. Proces dostarczenia czynnika gazowego o wysokiej temperaturze z wymiennika ciepła zachodzi przez zawór dolotowy przez kilkadziesiąt stopni OWK przy położeniu tłoka w GMP. Proces rozprężania odbywa się się do czasu otwarcia zaworu wylotowego krótko przed DMP. Okres wylotu gazu z cylindra następuje prawie przy stałym ciśnieniu i niskiej temperaturze do adiabatycznego zbiornika, skąd czynnik roboczy jest sprężany przez sprężarkę adiabatyczną do ciśnienia panującego w wymienniku ciepła. Silnik pracuje w cyklu dwusuwowym i zapewnia uzyskanie niskiej temperatury oraz ciśnienia począwszy od DMP przez długi czas otwarcia zaworu wylotowego. Artykuł przedstawia schemat ideowy układu oraz teoretyczny obieg cieplny. Na tej podstawie przedstawiono opis matematyczny poszczególnych przemian termodynamicznych z określeniem parametrów termicznych charakterystycznych punktów obiegu z uwzględnieniem pracy wykonanej przez sprężarkę oraz dostarczonego ciepła w wymienniku. W pracy określono również sprawność cieplną takiego obiegu. Przedstawiony silnik może mieć praktyczne zastosowanie jako silnik stacjonarny w układach energetycznych, gdzie paliwem może być biomasa, co globalnie wpływa na zmniejszenie emisji CO2 oraz NOx przez kontrolowanie temperatury procesu spalania.

9

Ograniczenia w modelowaniu układów gazowo-parowych

Remiorz L., Kotowicz J.

Rynek Energii

|

2008

|

nr 1

42-47

PL

W artykule poruszono zagadnienia modelowania układów energetycznych z szczególnym uwzględnieniem ograniczeń termodynamicznych, jakim proces modelowania musi podlegać. Ograniczenia te nie tylko zawężają możliwości doboru optymalnych parametrów pracy układu gazowo-parowego ale również określają granice bezpiecznej jego eksploatacji. Przedstawione obliczenia zostały wykonane dla układu dwuciśnieniowego z dopalaniem w wersji bez przegrzewu i z przegrzewem międzystopniowym. W szczególności przebadano wpływ stopnia suchości pary wylotowej z turbiny oraz wpływ temperatury spalin wylotowych z kotła odzyskowego na obszary poprawnych rozwiązań, co wpływa także na dobór optymalnych rozwiązań ze względu na sprawność układu.

EN

This paper shows problems of thermal cycles' modelling focused on thermodynamics restrictions of modelling process. These restrictions do not only limit optimum work parameters of combined cycle but they also draw area of exploitation safety of cycle. Shown results were made for two-pressure gas-steam combined cycle with additional gas combustion and with and without steam superheating. In particular rescanning income grade of outlet steam dryness from turbine and income temperatures outlet flue gas from waste-heat boiler on fields correct solutions. This is income for selection optimal solution in respect of efficiency.

10

Thermal-vacuum qualification test for space instrument

Sitek P.

Electronics and Telecommunications Quarterly

|

2008

|

Vol. 54, No 3

275-285

EN

The paper presents preparation, proceeding and results of Thermal-Vacuum test of test the SIR-2 ¹1 instrument for ISRO moon mission Chandrayaan-1. The TV test is the most test for space electronics, during temperature cycle thermal transfer and all electronic are checked. Temperature level, gradient and time of test is related to the target of mission and launch area. For optical measurement, to verify operability of instrument during part of test electroluminescence diodes, mounted in front of spectrometer, were used. After passing all tests instrument was delivered to India and mounted on panel of Chandrayaan-1 satellite. The TV test was performed at the Max-Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Katlenburg-Lindau.

11

Modelling and optimisation of cogeneration plant thermal cycle

Panowski M., Klajny R.

Archives of Thermodynamics

|

2006

|

Vol. 27, no. 4

179-188

EN

The optimal control of the process of energy production is the cheapest way of increasing its thermal efficiency. However, the possible benefits could be achieved both by setting optimal values of thermodynamic parameters as well as by decreasing the time span of change of these values, dependent upon change of cogeneration plant energy load. Computer-aided modelling and optimisation applied to these two aspects of steering can be done with use of accessible computer software and should lead to economical profits through the thermal cycle efficiency increase. A new methodology of optimal thermal cycle steering is presented in this paper. This methodology is based on local data models formulated owing to data obtained from the simulation software. Optimisation procedures are applied to found the best values of thermodynamic parameters of the thermal cycle which realise one of the important steering aspects. Moreover, because of using simulation software the calculations are fast enough to realise also the second one. This paper also presents application of methodology and evaluated numerical procedures to optimisation of thermal cycle of cogeneration power plant for which the simulation model was also elaborated. Optimisation process was made for different thermodynamic parameters with respect to total egzergetic and energetic efficiency of the cycle.