Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of stack position and acoustic frequency on the performance of thermoacoustic refrigerator with the standing wave

Kajurek J., Rusowicz A., Grzebielec A.

Archives of Thermodynamics

|

2017

|

Vol. 38, no. 4

89–-107

EN

Thermoacoustic refrigerator uses acoustic power to transport heat from a low-temperature source to a high-temperature source. The increasing interest in thermoacoustic technology is caused due to its simplicity, reliability as well as application of environmentally friendly working fluids. A typical thermoacoustic refrigerator consists of a resonator, a stack of parallel plates, two heat exchangers and a source of acoustic wave. The article presents the influence of the stack position in the resonance tube and the acoustic frequency on the performance of thermoacoustic refrigerator with a standing wave driven by a loudspeaker, which is measured in terms of the temperature difference between the stack edges. The results from experiments, conducted for the stack with the plate spacing 0.3 mm and the length 50 mm, acoustic frequencies varying between 100 and 400 Hz and air as a working fluid are consistent with the theory presented in this paper. The experiments confirmed that the temperature difference for the stack with determined plate spacing depends on the acoustic frequency and the stack position. The maximum values were achieved for resonance frequencies and the stack position between the pressure and velocity node.

2

Stack Parameters Effect on the Performance of Anharmonic Resonator Thermoacoustic Heat Engine

Nouh M. A, Arafa N, Abdel-Rahman E

Archive of Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. LXI, nr 1

115--127

EN

A thermoacoustic heat engine (TAHE) converts heat into acoustic power with no moving parts. It exhibits several advantages over traditional engines, such as simple design, stable functionality, and environment-friendly working gas. In order to further improve the performance of TAHE, stack parameters need to be optimized. Stack’s position, length and plate spacing are the three main parameters that have been investigated in this study. Stack’s position dictates both the efficiency and the maximum produced acoustic power of the heat engine. Positioning the stack closer to the pressure anti-node might ensure high efficiency on the expense of the maximum produced acoustic power. It is noticed that the TAHE efficiency can further be improved by spacing the plates of the stack at a value of 2.4 of the thermal penetration depth, ςk . Changes in the stack length will not affect the efficiency much as long as the temperature gradient across the stack, as a ratio of the critical temperature gradient Γ, is more than 1. Upon interpreting the effect of these variations, attempts are made towards reaching the engine’s most powerful operating point.

PL

Termoakustyczna maszyna cieplna (TAHE) przekształca ciepło w energie akustyczna bez użycia części ruchomych. W porównaniu z maszynami tradycyjnymi ma ona szereg zalet, takich jak prosta konstrukcja, stabilność działania oraz wykorzystanie gazów przyjaznych dla środowiska. W celu dalszej poprawy osiągów maszyny TAHE należy zoptymalizować parametry stosu (zespołu wąskich kanałów miedzy płytami wymiennika ciepła). Trzema głównymi parametrami analizowanymi w przedstawionej pracy są pozycja stosu, długości, odstęp między płytami. Pozycja stosu decyduje zarówno o sprawności jak maksymalnej mocy akustycznej wytwarzanej przez maszynę cieplną. Umieszczenie stosu bliżej strzałki fali stojącej może zapewnić większą sprawność kosztem maksymalnej wytwarzanej mocy akustycznej. Stwierdzono, że dalsza poprawa sprawności maszyny TAHE może być osiągnięta gdy zastosuje się odstęp płyt stosu równy 2,4 cieplnej głębokości wnikania, k . Zmiany długości stosu nie maja wielkiego wpływu na sprawność tak długo, jak stosunek krytycznego gradientu cieplnego jest większy od 1. Na podstawie interpretacji efektów tych zmian podjęto wysiłki dla uzyskania najlepszych osiągów maszyny.

3

Skraplanie gazu ziemnego metodami termoakustycznymi

Grzebielec A., Rusowicz A.

Rynek Energii

|

2013

|

Nr 3

87--92

PL

Gaz ziemny na duże odległości przesyłany jest głównie w postaci skroplonej, czyli LNG (Liquid Natural Gas). Przemysłowe procesy skraplania gazu ziemnego opierają się na typowych układach chłodniczych połączonych ze sobą kaskadowo lub budowane są w postaci autokaskad. W pracy zaprezentowano nową metodę skraplania gazu ziemnego z wykorzystaniem zjawisk termoakustycznych. Urządzenia termoakustyczne nie posiadają w części niskotemperaturowej elementów ruchomych, co sprawia, że instalacje tego typu są zdecydowanie trwalsze i mniej awaryjne niż instalacje sprężarkowe. Metodę porównano z typowymi instalacjami do skraplania gazu ziemnego pod względem efektywności energetycznej. Zaznaczono możliwości wykorzystania urządzeń termoakustycznych także w innych procesach obróbki gazu ziemnego.

EN

Natural gas over long distances is transported mainly in liquefied form (LNG). Industrial liquefaction processes are based on typical cooling systems connected in cascade or are constructed in the form of autocascade. This paper will present a new method for liquefying natural gas using thermoacoustic phenomena. Thermoacoustic devices do not have at the low-temperature the moving parts, which makes this type of plants are much more durable and less error prone than the compressor installation. The method is compared with conventional systems for liquefying natural gas in terms of energy efficiency. There will be also described the possibility of using thermoacoustic devices in other treatment processes natural gas.

4

Numerical modeling of CO2 separation process

Remiorz L., Rulik S., Dykas S.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 1

41--53

EN

Paper presents the results of numerical modelling of a rectangular tube filled with a mixture of air and CO2 by means of the induced standing wave. Assumed frequency inducing the acoustic waves corresponds to the frequency of the thermoacoustic engine. In order to reduce the computational time the engine has been replaced by the mechanical system consisting of a piston. This paper includes the results of model studies of an acoustic tube filled with a mixture of air and CO2 in which a standing wave was induced.

5

Koncepcja wykorzystania fali termoakustycznej w procesie separacji CO2

Remiorz L.

Rynek Energii

|

2012

|

Nr 4

121--125

PL

Dwutlenek węgla należy do grupy gazów cieplarnianych, szacuje się, że ma znaczący bo aż 50. procentowy udział w powstawaniu tzw. efektu cieplarnianego. Jest to spowodowane jego silną absorpcją promieniowania podczerwonego. Dlatego też wysiłki środowisk badawczych koncentrują się obecnie na metodach redukcji emisji CO2 do atmosfery poprzez wprowadzenie technologii jego wychwytu [4,5,7,8,9]. Sam proces separacji dwutlenku węgla można podzielić na: absorpcję, adsorpcję, separację membranową i metody kriogeniczne. Oprócz tych metod, które są już na pewnym poziomie zaawansowania badawczego przedmiotem badań są również metody separacji oparte o inne zjawiska fizyczne. Jedną z nich jest metoda, wykorzystująca fale akustyczne lub termoakustyczne. W pracy przedstawiono wyniki modelowania numerycznego prostokątnego kanału o wymiarach 20x50x1000mm wypełnionego mieszaniną powietrza i CO2 w którym wzbudzono falę akustyczną. Jeden koniec kanału pozostawiono otwarty, natomiast na drugim końcu zamodelowano wymuszenie akustyczne. W wyniku oddziaływania wymuszenia, wewnątrz kanału zaobserwowano zaburzenia jednorodności mieszaniny. Zakłócenie jednorodności miało trwały charakter w odniesieniu do kolejnych cykli fali akustycznej. Na wyniki badań modelowych niewielki wpływ miały takie parametry jak dyskretyzacja przestrzenna i średnie ciśnienie wewnątrz kanału. Nieco większy wpływ na wyniki zaobserwowano w przypadku dyskretyzacji czasowej. Niezależnie od wartości przyjętych parametrów modelowania samo zjawisko separacji zachodziło w każdym z rozpatrywanych przypadków. Przedstawione wyniki symulacji numerycznych wymagają eksperymentalnej weryfikacji, która jest przedmiotem dalszych badań.

EN

Carbon dioxide belongs to the group of greenhouse gases. It is estimated that CO2 has a significant, 50% share in the generation of the greenhouse effect. This is caused by its strong absorption of infrared radiation. The efforts of research circles focus on the methods to reduce CO2 emissions into the atmosphere by means of the introduction of capture technologies [11,12,13,14,15]. The carbon dioxide separation process can be divided into: absorption, adsorption, membrane separation, and cryogenic methods. Apart from these methods, which are already at a certain level of research advancement, other separation methods, based on different physical phenomena are being developed. One of them is separation which makes use of the acoustic or thermoacoustic wave. This paper includes the results of model studies of an acoustic tube filled with a mixture of air and CO2 in which a standing wave was induced. The paper presents the results of numerical modelling of an acoustic tube filled with a mixture of air and CO2. A rectangular testing tube with dimensions: 20x50x1000mm was assumed. One end of the tube was left open, whereas an acoustic wave inductor was modelled at the other end. Due to the effect of an acoustic wave, a disturbance in the mixture homogeneity occurred in the modelled tube. The homogeneity disturbance had a lasting character with respect to the subsequent oscillation cycles in the tube. The observed phenomenon was not qualitatively affected by parameters such as the numerical mesh size, the adopted time step or the pressure in the tube. The separation could be observed regardless of the values of adopted parameters, within the set limits, of course. At the same time, the values adopted for the modelling had an impact on the level and time of separation, which was the case for space and time discretisation in particular. The presented results need experimental verification, which is the subject of further studies.

6

Application of CFD technique for modelling of the thermoacoustic engine

Rulik S., Remiorz L., Dykas S.

Archives of Thermodynamics

|

2011

|

Vol. 32, no. 3

175-190

EN

The paper is concerned with an important issue from the field of thermoacoustics - the numerical modelling of the flow field in the thermoacoustic engine. The presented way of modelling is based on the solution to fundamental fluid mechanics equations that govern the flow of compressible, viscous, and heat-transferring gas. The paper presents the way of modelling the thermoacoustic engine, the way of conducting calculations and the results which illustrate the correctness of the selected computational technique.

7

Efektywne wykorzystanie energii i czyste środowisko - główne kierunki rozwoju w branży chłodniczej i klimatyzacyjno-wentylacyjnej

Skrzypulec W., Konopka-Cupiał G.

Polityka Energetyczna

|

2008

|

T. 11, z. 2

97-106

PL

Wymogi konkurencji na światowych rynkach oraz coraz wyższe wymagania środowiskowe stymulują ciągłe zmiany oraz udoskonalanie istniejących rozwiązań. Równocześnie następuje dynamiczny rozwój ekologicznych technik, alternatywnych w stosunku do chłodnictwa tradycyjnego jak choćby chłodnictwo magnetyczne czy termoakustyczne. W artykule tym omówione zostały główne kierunki rozwoju przemysłu chłodniczego i klimatyzacyjnego w kontekście efektywności energetycznej oraz zagadnień ochrony środowiska które związane są z bieżącą działalnością Centralnego Ośrodka Chłodnictwa COCH.

EN

Competition on world markets and rising environmental requirements enforce development of existing cooling technologies. At this same time rapidly increase develop of new ecological and alternative solutions to conventional refrigeration techniques like thermoacoustic or magnetic refrigeration. In this paper were specified principal development directions of refrigeration and air-conditioning industry in context of energy efficiency and environmental protection which are connected with present Refrigeration Research and Development Centre COCH activity