Przedmiotem niniejszej pracy było poszukiwanie nowych konstrukcji mieszalników zbiornikowych i dyspergatorów przepływowych używanych w procesie wytwarzania farb. Testowymi surowcami była woda oraz węglan wapnia o dwóch różnych rozmiarach cząstek. Nowe konstrukcje urządzeń opracowano za pomocą symulacji CFD badając różne parametry procesowe i geometrie aparatów. Nowe konstrukcje charakteryzują się przede wszystkim mniejszym zużyciem energii. Wykazano jednocześnie możliwość rezygnacji z przegród w mieszalniku zbiornikowym oraz możliwość zwiększenia szybkości pompowania dyspergatora dzięki zmianie geometrii elementów aparatu.
EN
New, energetically-efficient designs of mixing tanks and in-line dispersing devices for paint production are presented. Water and calcium carbonate with two different particle sizes were used as raw materials. The new designs were found using CFD simulations. Different process parameters and device geometries were investigated. New devices consume less energy comparing to apparatuses presently used in paint industry. The simulations also showed that baffles have no influence on mixing efficiency in a new mixing tank and a proper change of the dispersing device geometry can increase pumping capacity without the increase of power consumption.
Celem pracy było przeprowadzenie symulacji procesu napełniania pojemników cieczami pieniącymi się o różnych właściwościach reologicznych oraz określenie wpływu tych właściwości na ułamek objętościowy powietrza w cieczy. Wykazano, że zgodnie z przewidywaniami największy wpływ ma lepkość oraz napięcie powierzchniowe płynu. Im niższa wartość napięcia powierzchniowego tym powstawała większa liczba pęcherzyków powietrza podczas procesu napełniania. Dla cieczy o dużej lepkości proces przebiegał odmiennie - zatrzymane powietrze w cieczy w trakcie procesu dużo wolniej zanika niż przy nalewaniu cieczy o małej lepkości.
EN
The aim of this work is to simulate the process of filling containers with foaming liquids with different rheological properties and to determ ine the effect of these properties on the volume fraction of air in the liquid. It has been shown that, as predicted, viscosity and surface tension of the fluid have the greatest influence. The lower the surface tension, the greater the number of air bubbles during the filling process. For viscous liquids the process is different - the air retained in the liquid during the process disappears much slower than when pouring Iow viscosity liquids.
Badano doświadczalnie wpływ geometrii reaktora zderzeniowego na proces powstawania nanocząstek disiarczku molibdenu. W celu otrzymania MoS2 prowadzono proces precypitacji przy zastosowaniu reakcji heptamolibdenianu amonu i siarczku amonu w obecności kwasu cytrynowego pełniącego rolę katalizatora. Prace zrealizowano przy użyciu reaktorów zderzeniowych. Wykazano, iż cząstki uzyskiwane w syntezie ulegają agregacji oraz wyznaczono zależność średniego rozmiaru cząstek od czasu. Ponadto określono wpływ temperatury na proces agregacji cząstek MoS2.
EN
The impact of turbulent jet reactors geometry on molibden disulphide synthesis is presented in the paper. Precipitation process was carried out in the wet chemical synthesis using ammonium heptamolibdate and ammonium sulphide with citric acid as catalyst in order to obtain MoS2 nanoparticles. Two types of impinging jet reactors were used. It was shown that the particles have tendency to aggregate and the correlation between the average diameter and time was found. The impact of temperature on aggregation process was also determined.
Praca przedstawia wpływ parametrów procesowych na przebieg procesu precypitacji w reaktorach zderzeniowych. Do rozważań wybrano dwa procesy: testowy, powstawania kryształów siarczanu barn oraz o charakterze praktycznym, produkcja kryształów disiarczku molibdenu. Wyniki doświadczalne porównano z wynikami symulacji przy użyciu obliczeniowej mechaniki płynów z wykorzystaniem modeli wielkowirowych.
EN
Influence of process parameters on precipitation process in jet reactors is presented in the paper. Two processes were considered: test, barium sulphate crystallization and production of molybdenum disulfide crystals of practical character. The experimental results were compared with simulations using computational fluid mechanics especially large eddy simulation models.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawione są założenia oraz wyniki prac, dotyczące budowy energetycznie autonomicznego węzła pomiarowego bezprzewodowej sieci czujnikowej. Elementem centralnym węzła jest mikrokontroler MSP430 cechujący się bardzo niskim zużyciem energii modem radiowy pracujący w paśmie 2,4 GHz oraz blok energetyczny składający się z ogniw fotowoltaicznych oraz termogeneratora TEG wraz z układem zarządzani i magazynowania energii oraz blok sensorów konfigurowalny w zależności od potrzeb. W trybie przesłania informacji pomiarowej raz na minutę węzeł potrzebuje 40 mJ energii co jest możliwe do zgromadzenia w ciągu 57 sekund przy zastosowaniu amorficznego panelu solarnego o wymiarach 3050 mm pracującego w warunkach oświetlenia na poziomie 900 lux.
EN
Outline of construction of new, autonomous wireless sensor node is presented in this paper. Central point of the node is built around MSP430FR microcontroller that is characterised with extremely low energy consumption. Additional elements of the node are radio communication module working in 2.4 GHz band, power supply section consisting of photovoltaic panels and thermoelectric generator with necessary regulators and sensors block configured due to specific needs. During typical measurement process node need 40 mJ per minute, what can be obtained per 57 seconds, using amorphous solar panel 3050 mm operating on 900 lux insulation.
Wireless Sensor Networks (WSNs) have existed for many years and had assimilated many interesting innovations. Advances in electronics, radio transceivers, processes of IC manufacturing and development of algorithms for operation of such networks now enable creating energy-efficient devices that provide practical levels of performance and a sufficient number of features. Environmental monitoring is one of the areas in which WSNs can be successfully used. At the same time this is a field where devices must either bring their own power reservoir, such as a battery, or scavenge energy locally from some natural phenomena. Improving the efficiency of energy harvesting methods reduces complexity of WSN structures. This survey is based on practical examples from the real world and provides an overview of state-of-the-art methods and techniques that are used to create energyefficient WSNs with energy harvesting.
Przedstawiono zastosowanie reaktorów zderzeniowych do produkcji kryształów w procesie precypitacji. W celu określenia pożądanych warunków przebiegu procesu wykorzystano dwa procesy testowe. Wyniki doświadczalne porównano z wynikami symulacji przy użyciu obliczeniowej mechaniki płynów z wykorzystaniem modeli wielkowirowych. Uzyskane wyniki posłużyły do określenia warunków prowadzenia procesu produkcji kryształów disiarczku molibdenu.
EN
Application of jet reactors in precipitation processes are presented in the paper. Two test processes were applied to determine the desired process conditions. The experimental results were compared with simulation results using computational fluid dynamics models, especially large eddy simulation ones. The results were used for the determination of process conditions in the production of molybdenum disulphide crystals.
Simulations of turbulent mixing in two types of jet mixers were carried out using two CFD models, large eddy simulation and k-ε model. Modelling approaches were compared with experimental data obtained by the application of particle image velocimetry and planar laser-induced fluorescence methods. Measured local microstructures of fluid velocity and inert tracer concentration can be used for direct validation of numerical simulations. Presented results show that for higher tested values of jet Reynolds number both models are in good agreement with the experiments. Differences between models were observed for lower Reynolds numbers when the effects of large scale inhomogeneity are important.
The paper presents an application of CFD simulations to predict a course of complex processes carried out in jet reactors. In this work the simulations results were verified with PIV and PLIF techniques and validated by comparing model predictions with experimental data for fast parallel chemical test reactions. Experimental results of BaSO4 precipitation in jet reactors are also discussed.
W artykule przedstawiony jest projekt mobilnego systemu pomiarowego funkcjonującego w ramach koncepcji tak zwanego „inteligentnego miasta”. Jednym z kluczowych czynników kształtujących jakość życia na obszarze metropolii jest skład i parametry powietrza. Wiadomo, że w wielu polskich aglomeracjach, dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń powietrza są przekraczane. Powszechnie prowadzi to do licznych i poważnych problemów zdrowotnych wśród mieszkańców. Mobilny system rozproszony do pomiarów stanu powietrza byłby narzędziem do analizy źródeł tych problemów i mógłby pełnić rolę informacyjna zarówno dla lokalnej społeczności jak i dla władz miasta.
EN
A project of a mobile measurement system functioning as a part of a "smart city" is presented in this paper. One of the key factors shaping the quality of life in the urban area is composition and parameters of the air. It is widely known than in many Polish cities allowable concentrations of air pollutants are exceeded. Generally, it leads to numerous and serious health problems in the population [1]. In the concept presented, measurements of environmental factors are based on mobile, multisensor measurement devices. The measurements are simultaneously taken in many points. The mobility of measurement devices can be achieved by attaching them to public transportation or similar vehicles such as cabs or public (rented) bicycles (Fig. 2). The data processing should be done with IT back-end. Based on a data-centric approach it should provide features such as: gathering, integration, processing, modeling, visualization and providing insight to information about the state and changes of the air quality in the city. IT and a computational system by integrating data from mobile sources are a tool in decision making process performed by the authorities responsible for city development and current functioning. Thanks to deployment of this solution, strategic decisions could include actions aimed at improving the quality of life of city residents.
W pracy przedstawiono sposób przewidywania przebiegu złożonych procesów chemicznych (przebiegu złożonych reakcji chemicznych i proces precypitacji) przy wykorzystaniu modeli wielkowirowych. Jako reaktory testowe wybrano dwa typy reaktorów zderzeniowych, charakteryzujące się wysoką intensywnością mieszania. Analiza wyników pokazała możliwość wpływania na jakość powstającego produktu poprzez dobór warunków mieszania reagentów i przydatność metody LES.
EN
The paper presents an application of large eddy simulations to predict a course of complex processes (parallel chemical reactions, precipitation process) carried out in selected types of jet reactors. Results of simulations were validated using PIV and PLIF techniques and also by comparing model predictions with experimental data for test reactions. The study showed an example of influence of process conditions on product quality and potential of LES for solving typical chemical and process engineering problems.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents a collection of experimental data from particle image velocimetry and planar laser induced fluorescence methods containing local microstructures of fluid velocity and inert tracer concentration in jet reactors. The results of experiments, performed with resolution of the level of several microns, can be used for direct validation of CFD models, especially for timedependent mixing model used in large eddy simulations.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych z wykorzystaniem zaawansowanych technik laserowych, takich jak anemometria laserowa i laserowo indukowana fluorescencja w celu uzyskania informacji na temat pola prędkości i stężenia trasera w wybranych typach reaktorów zderzeniowych. Wyniki eksperymentalne posłużyły do weryfikacji obliczeń numerycznych z wykorzystaniem obliczeniowej mechaniki płynów w szczególności modeli wielkowirowych.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents an application of large eddy simulations to predict a course of precipitation process carried out in selected types of jet reactors. In the first part of this work the simulations results were validated using PIV and PLIF techniques and also by comparing model predictions with experimental data for fast parallel chemical test reactions. In the second part of this work predictions of modeling are compared with experimental data for BaSO4 precipitation. Precipitation model is tested in this part also by comparing predictions of the model based on LES with results obtained using the multiple-time-scale mixing model combined with the k‒ɛ model.
PL
W artykule przedstawiono zastosowanie modelowania wielkowirowego procesu precypitacji siarczanu baru przebiegającego w reaktorach zderzeniowych. W pierwszej części pracy uzyskane wyniki numeryczne zweryfikowano z wykorzystaniem technik laserowych oraz z wynikami doświadczalnymi dla przebiegu złożonych reakcji chemicznych. W drugiej części pracy rozważano przebieg procesu precypitacji siarczanu baru. Wyniki modelowania wielkowirowego dodatkowo porównano z wynikami symulacji z użyciem modelu k‒ɛ oraz modelu mieszalnik burzliwego.
Praca prezentuje możliwości kontrolowania końcowych cech produktu chemicznego poprzez dobór warunków prowadzenia procesu, a w szczególności warunków mieszania reagentów. Przedstawiono sposoby i wyniki modelowania połączone z doświadczalną weryfikacją wpływu mieszania na przebieg złożonych procesów chemicznych na przykładzie charakterystycznych procesów: realizacji równoległych i procesu precypitacji. W ostatnich latach do modelowania procesów chemicznych wykorzystuje się obliczeniową mechanikę płynów, obserwowany zaś współcześnie wzrost wydajności komputerów pozwolił na zastosowanie zaawansowanych modeli, takich jak modele wielkowirowe. W pierwszej części pracy przedstawiono możliwości modelowania przepływu burzliwego, wykazując ograniczenia modelowania bezpośredniego i pokazując, te modele wielkowirowe są rozsądną alternatywą pomiędzy jakością uzyskiwanych wyników a wymogami co do niezbędnej mocy obliczeniowej. Określono również warunki koniecz.ne do spełnienia dotyczące rozdzielczości przestrzennej i czasowej oraz opisano kryteria zbieżności obliczeń numerycznych. W dalszej części pracy skupiono się na przedstawieniu wybranych modeli podsiatkowych dla przepływu i mieszania pasywnego chemicznie trasera. Modelowanie mieszania burzliwego z jednoczesną reakcją chemiczną oparto na metodzie zamknięcia wykorzystującej funkcję gotowości prawdopodobieństwa aproksymowaną przez funkcję beta. Jako reakcje testowe wybrano układ równoległych reakcji chemicznych zobojętniania zasady sodowej kwasem solnym i zasadową hydrolizę chlorooctanu etylu oraz proces precypitacji siarczanu baru następujący po zmieszaniu wodnych roztworów siarczanu sodu i chlorku baru. Przebieg wybranych procesów w pierwszej kolejności rozważano w reaktorach zbiornikowych z mieszadłem turbinowo-tarczowym o działaniu ciągłym i półokresowym. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem modeli opartych na uśrednieniu Reynoldsa połączonych z modelem mieszalnika burzliwego i hipotezą zamykającą. Wyniki modelowe porównano z danymi doświadczalnymi, uzyskanymi zarówno z nieinwazyjnych pomiarów laserowych, takich jak anemometria laserowa, anemometria obrazowa, laserowo indukowana fluorescencja, jak i wartościami określającymi własności końcowe produktów, takimi jak końcowa selektywność reakcji i średni rozmiar cząstek. Następnie przedstawiono zastosowanie modeli wielkowirowych do symulacji przebiegu wyżej wymienionych procesów w dwóch typach reaktorów przepływowych: reaktorze kanałowym z dozowaniem poprzecznym oraz reaktorze rurowym wyposażonym w głowicę zderzeniową typu T-mieszalnik. W pracy zaproponowano nową procedurę modelowania mieszania z reakcją chemiczną z użyciem modeli wielkowirowych. Dobra zgodność wyników teoretycznych i doświadczalnych potwierdziła jej poprawność. Wynikiem niniejszej pracy jest opracowanie metod opisu matematycznego wpływu mieszania na przebieg złożonych procesów w reaktorach chemicznych, co daje możliwość przewidywania własności końcowych produktów, takich jak selektywność reakcji, morfologia i rozmiar cząstek. Wykazano również praktyczne możliwości stosowania modeli wielkowirowych w procesach inżynierii chemicznej i procesowej.
EN
The paper focuses on the methods of testing the influence of mixing on product qualities like selectivity, particle size distribution and morphology of the solid product. The practical aspects of these effects arc related to the fact that many chemical reactions leading to desirable intermediate and end-products are accompanied by side reactions producing undesired by-products. To predict, control and optimize mixing effects on chemical reactions, one needs to apply so-called micromixing models and closure methods, usually in combination with CFD. In recent years, large eddy simulation (LES) has become a very attractive method for simulations of reactive flow for a wide range of Reynolds number. It is an intermediate technique between direct numerical simulation (ONS) of turbulent flow and the solution of Reynolds-averaged equations. To evaluate predictions of models describing reactive mixing, one can employ specially designed mixing sensitive test reactions. In this paper, two characteristic processes were considered: a parallel reaction system that includes competitive neutralization of hydrochloric acid and alkaline hydrolysis of the ethyl chloro-acetate and precipitation of barium sulphate from aqueous solutions of barium chloride and sodium sulphate. Consideration of the effects of turbulent mixing on the course of the complex processes starts from modelling of stirred tank reactor of continuous and semibatch mode. In this case the non-equilibrium multiple-time-scale mixing model combined with a standard k-ɛ model and conditional moment closure were included. The obtained predictions were compared with experimental data, fluid velocity was measured using Laser Doppler Anemometry (LOA) and the Particle Image Velocity (PIV) technique, whilst the passive tracer concentration was measured using the Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF) technique; also the final product quality was measured: the final selectivity or mean particle diameter. Next, the large eddy simulation method was applied to model the course of complex processes in two reactors: the square channel reactor with the cross dosing section and a tubular reactor with a T-shaped mixing head. The new procedures of subgrid modelling of the course of chemical reactions and precipitation were presented. The simulation results are compared with PIV and PLIF experimental data and With results obtained using the multiple time-scale mixing model combined with the k-ɛ model. All comparisons show a very good performance of the model based on LES. Practical applications of the presented models to predict the course of chemical reactions in different reactor types were presented.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Distributed measurement systems are more common in protection of strategic natural resources such as clean water. Bayesian methods can be applied to algorithms of such systems to improve quality of immediate situation assessment and hazard notification. In this paper a practical example of such approach is discussed.
PL
Rozproszone systemy pomiarowe zdobywaja˛ popularność w ochronie strategicznych zasobów naturalnych takich jak woda pitna. Metody bayesowskie mogą zostać użyte w algorytmach takich systemów, w celu poprawy jakości natychmiastowej oceny sytuacji i powiadamiania o zagrożeniach. W tym artykule omówiony jest praktyczny przykład realizacji takiego podejścia.
W pracy przedstawiono sposób modelowania wpływu mieszania na przebieg procesu precypitacji siarczanu baru przy wykorzystaniu modeli wielkowirowych. Jako reaktory testowe wybrano dwa typy reaktorów zderzeniowych, charakteryzujące się wysoką intensywnością mieszania. Analiza wyników pokazała możliwość wpływania na jakość powstającego produktu poprzez dobór warunków mieszania reagentów i przydatność metody LES.
EN
The method of Large Eddy Simulation (LES) is applied in this work to simulate a course of complex processes in the non-premixed, turbulent reactive flows of incompressible fluids. Effects of mixing on various scales on the quality of final products are investigated for precipitation processes. To achieve the high intensity of mixing, two impinging jet reactors are employed. The study has shown an example of influence of process conditions on product quality and potential of LES for solving typical chemical and process engineering problems.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W tym artykule zaprezentowane są badania dotyczący implementacji fuzji danych w rozproszonym systemie pomiarowym przeznaczonym do monitorowania parametrów, środowiska naturalnego. Opracowany algorytm fuzji danych pomiarowych, ma za zadanie wspomagać podejmowanie decyzji dotyczących ochrony monitorowanych ekosystemów.
EN
In this paper is presented a research for multisensory data fusion implemented in environmental monitoring system. Described data fusion algorithm will be helpful in decision making process connected with protection a monitoring ecosystems.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono koncepcję systemu monitoringu ekologicznego realizowanego jak system pomiarowy rozległy terytorialnie. Omówiono zagadnienia dotyczące koncepcji systemu i struktury informatycznej systemu. Przedstawiono zagadnienia związane z informatyczną obsługą administracji systemu i wizualizacji danych pomiarowych.
EN
In the paper the solution of environmental monitoring system built as the wide area distributed measurement system is proposed. The conception of system architecture and information structure is presented. Some problems with system administration and data visualizations are discussed.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawione jest praktyczne podejście do zastosowania języka Python na komputerze wbudowanym, stanowiącym bazę dla urządzeń pomiarowych rozproszonego systemu pomiarowego. Omówiona jest zastosowana technika optymalizacji wielkości pakietu Cpython. Zaprezentowana jest architektura aplikacji dostępu do sprzętowych sensorów jako przykład wykorzystania proponowanego rozwiązania.
EN
In this article a practical approach to apply Python language in embedded computer that is a base for measurement device of distributed measurement system is presented. CPython package size optimization technique is described. Architecture of application for hardware sensor access as an exemplary use of proposed solution is shown.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Providing clean water with particular quality is one of the main issues in environmental protection. System for this objective must measure dozens of values and provide them reliably to staff of water treatment company. In complex situation such as leak or waste polluting water reservoir the system must help emergency response teams to solve the problem as quickly as possible.
PL
Dostarczanie wody pitnej o zadanej jakości jest jednym z głównych problemów w ochronie środowiska. System do tego zadania musi mierzyć dziesiątki wartości i wiarygodnie udostępniać je pracownikom firmy zarządzającej wodociągami. W krytycznej sytuacji takiej jak wyciek lub zanieczyszczenie rezerwuaru wody, system musi wspomóc służby ratownicze w rozwiązaniu problemu tak szybko, jak to możliwe.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.