Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Elements of supercritical CO2 cycle - mathematical modeling and validation on available experimental data

Milewski Jarosław, Szczęśniak Arkadiusz, Szablowski Łukasz, Futyma Kamil, Lis Piotr, Dybiński Olaf, Wołowicz Marcin

Journal of Power Technologies

|

2022

|

Vol. 102, nr 1

1--13

EN

This paper presents models of three elements: heat exchanger, compressor and expander dedicated to supercritical CO2 cycles (Brayton). The models are built using Ebsilon software and validated against experimental data from available literature. Radial turbomachinery and thin plate heat exchangers were used to meet the demands of the relatively compact design of the S-CO2 cycle elements. It seems that there are no general relationships for the turbomachinery and real characteristics need to be used for constructing the models.

2

Prospects for the use of supercritical CO2 cycles

Milewski Jarosław, Lis Paweł, Szczęśniak Arkadiusz, Szabłowski Łukasz, Dybinski Olaf, Futyma Kamil

Journal of Power Technologies

|

2021

|

Vol. 101, nr 4

173--189

EN

The paper contains a comprehensive summary of potential sCO2 cycle applications being considered for power generation. The authors give examples of different sCO2 based cycles used in combination with conventional energy sources like fossil fuels or nuclear as well as renewable energy sources like solar. The article presents sCO2 recompression cycle simulation model results and - using this example, cycle flexibility and parameters - discusses potential application of the cycle.

3

Possible applications of supercritical carbon dioxide cycles – a review

Wołowicz Marcin, Milewski Jarosław

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 4

71--77

EN

Supercritical CO2 is a fluid state of carbon dioxide where it is held above its critical point (i.e., critical pressure and temperature). The density at that point is similar to that of a liquid and allows for the pumping power needed in a compressor to be significantly reduced, thus significantly increasing the thermal-to-electric energy conversion efficiency. In the 1960s were studied various gases properties for a purpose of finding the most suitable one for a supercritical thermodynamic cycle. Carbon dioxide was proposed as a working fluid due to several reasons. The paper presents the possibilities of using systems with supercritical carbon dioxide cycles for applications in cooperation with other technologies. The possibility of cooperation with nuclear reactors has been presented. In addition, the possibility of cooperation with concentrating solar power is described. The use of this technology together with the Solar Concentrating Rankine Cycle (SCRC) seems particularly promising. Other possibilities of using supercritical carbon dioxide described in the paper are cooperation with fuel cells, in particular high-temperature fuel cells (SOFC and MCFC), with cycles fueled by conventional fuels and using waste heat.

PL

Dwutlenek węgla o parametrach nadkrytycznych jest płynnym stanem dwutlenku węgla, który utrzymywany jest powyżej jego punktu krytycznego (to jest krytycznego ciśnienia i temperatury). Gęstość w tym punkcie jest podobna do gęstości cieczy i pozwala znacznie zmniejszyć moc pompowania, zwiększając sprawność konwersji energii cieplnej na elek-tryczną. W latach sześćdziesiątych badano różne właściwości gazów w celu znalezienia najbardziej odpowiedniego dla zastosowań w nadkrytycznych obiegach termodynamicznych. Dwutlenek węgla został zaproponowany jako czynnik roboczy z wielu powodów. W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania układów z nadkrytycznym obiegiem CO2 do zastoswań we współpracy z innymi technologiami. Zaprezentowano możliwość współpracy z reaktorami jądrowymi. Po-nadto opisano możliwość współpracy z koncentrycznymi układami solarnymi. Szczególnie perspektywiczne wydaje się zastosowanie tej technologii łącznie z koncentrycznymi układami solarnymi współpracującymi z obiegiem Rankine’a (SCRC). Inne możliwości zastosowania nadkrytycznych obiegów CO2 opisane w artykule to współpraca z ogniwami paliwowymi, w szczególności wysokotemperaturowymi (SOFC oraz MCFC), z obiegami na paliwa konwencjonalne oraz z wykorzystaniem ciepła odpadowego.

4

Opracowanie modelu dynamicznego stosu węglanowych ogniw paliwowych

Dybiński Olaf, Szczęśniak Arkadiusz, Milewski Jarosław

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 5

52--61

PL

W artykule przedstawiono wyniki pracy polegającej na opracowaniu modelu dynamicznego węglanowych ogniw paliwowych oraz jego weryfikacji przy wykorzystaniu rzeczywistych danych pomiarowych. Na podstawie danych wejściowych w postaci parametrów gazów na wlocie do katody i anody opracowany model umożliwia badanie stanów nieustalonych pracy stosu ogniw paliwowych, w tym parametrów gazów na wylocie z katody i anody, a także krzywych prądowo napięciowych możliwych do uzyskania z ogniwa. Do obliczeń wykorzystane zostało oprogramowanie Aspen Hysys. Wyniki uzyskiwane przy pomocy modelu zostały porównane z rzeczywistymi danymi pomiarowymi uzyskanymi z badania referencyjnego stosu ogniw paliwowych o mocy 1 kW. Przeanalizowano dwa stany pracy ogniwa: stan ustalony i stan nieustalony (proces rozruchu). Zaprezentowano wykresy wyników pomiarowych i obliczeniowych.

EN

The paper presents results of work involving development of a dynamic model of molten carbonate fuel cells, both with its verification using experimental data. On the basis of input parameters (supplied gases on the inlet to cathode and anode channel and current drawn from fuel cells) the model calculates the real-time stack response, i.e. stack voltage, parameters of outlet gases allowing for transient states of MCFC stack analysis. Aspen Hysys software was used for the calculations. The results obtained using the model were verified with real measurement data obtained from a reference test of a 1 kW fuel cell stack. Two cell operating states were analyzed: steady state and transient (startup process). Graphs of measurement and calculation results are presented.

5

Modelowanie matematyczne obiegów nadkrytycznych z dwutlenkiem węgla jako czynnikiem roboczym

Wołowicz Marcin, Futyma Kamil, Milewski Jarosław

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 6

47--51

PL

W artykule zaprezentowano modele matematyczne trzech podstawowych struktur obiegów nadkrytycznych z dwutlenkiem węgla jako czynnikiem roboczym. Dwutlenek węgla o parametrach nadkrytycznych jest płynnym stanem dwutlenku węgla, który utrzymywany jest powyżej jego punktu krytycznego (to jest krytycznego ciśnienia i temperatury). Gęstość w tym punkcie jest podobna do gęstości cieczy i pozwala znacznie zmniejszyć moc pompowania, zwiększając sprawność konwersji energii cieplnej na elektryczną. Zaletami tego czynnika roboczego są właściwości fizyczne, które pozwalają na niższe ciśnienia robocze oraz to, że jego właściwości termodynamiczne są dobrze znane. Dwutlenek węgla jest nietoksyczny i jest stosunkowo tani. Ponadto wymagany jest mniejszy rozmiar maszyn i urządzeń w porównaniu z układem parowym, co zmniejsza koszty inwestycyjne. Artykuł prezentuje porównanie osiągów trzech podstawowych układów z nadkrytycznym dwutlenkiem węgla będących rezultatem własnych obliczeń w komercyjnie dostępnym oprogramowaniu.

EN

The article presents mathematical models of three basic structures of supercritical cycles with carbon dioxide as a working fluid. Supercritical CO2 is a fluid state of carbon dioxide where it is held above its critical point (i.e., critical pressure and temperature). The density at that point is similar to that of a liquid and allows for the pumping power needed in a compressor to be significantly reduced, thus significantly increasing the thermal-to-electric energy conversion efficiency. Advantages of this working fluid is that physical properties allows lower operating pressures and its thermodynamic properties are well known. Carbon dioxide is non-toxic and has relatively low cost. Also, smaller size of equipment relative to steam system reduce capital cost. The paper presents a comparison of the performance of three basic cycles with supercritical carbon dioxide as a working fluid. Results are based on own authors calculations in commercially available software.

6

The investigation of cathode layer of Molten Carbonate Fuel Cell manufactured by using printing techniques

Milewski Jarosław, Sieńko Arkadiusz, Wejrzanowski Tomasz, Jaworski Armen, Szabłowski Łukasz, Ćwieka Karol, Olszewski Artur, Szczęśniak Arkadiusz, Skibiński J., Dybiński Olaf

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

82--91

EN

The paper presents an investigation into the three cathode layers for the Molten Carbonate Fuel Cell that were obtained by using printing techniques on various surfaces. The main differences during the manufacturing process were the substrates used when printing the layers: glass and two different sorts of paper. The cathodes were investigated at the theoretical and experimental level. To identify the influence of the substrate used we built a mathematical model of the fuel cell, in which the influence is expressed by the conductivity of the layer. The paper demonstrates the possibility of using printing techniques to manufacture Molten Carbonate Fuel Cell layers.

7

Gas turbine selection for hot windbox repowering on 200 MW fossil fuel power plant

Harutyunyan Artur, Badyda Krzysztof, Wołowicz Marcin, Milewski Jarosław

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

142--151

EN

This paper focuses on and discusses the concept of hot windbox repowering in an existing steam cycle power plant. Using commercial software, for that process based on the fraction of oxygen in exhaust gases, nine different models of gas turbines were tested in power plant model with a fossil fuel boiler. Then thermodynamic analysis of the power plant model before and after hot windbox repowering was conducted. This work seeks to select the best fit gas turbine for hot windbox repowering for a 200 MW fossil fuel power plant and to gain a deeper understanding of the effect of hot windbox repowering. To this end nine models of gas turbines with different net electrical power (from 50 to 125 MW) were tested and General Electric production GE Energy Oil&Gas MS9001E SC (GTW 2009) 123 MW gas turbine was selected as the most suitable for the model of the power plant and, after repowering, the total power of the power plant rose to 398 MW. Calculations were performed in 2 stages: 1) calculation and comparison of the thermodynamic parameters as well as carbon dioxide emissions of power plant model before and after repowering with nine different gas turbines, 2) calculation of thermodynamic parameters of the combined cycle power plant model before and after repowering in values 100%, 90%, 80%, 70%, 60% of fossil fuel boiler heat loads.