Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Conditions for increasing the recognition of degradation in thermal-flow diagnostics, taking into account environmental legal aspects

Drosińska-Komor Marta, Głuch Jerzy, Brzezińska-Gołębiewska Katarzyna, Piotrowicz Michał, Ziółkowski Paweł

Journal of Power Technologies

|

2023

|

Vol. 103, nr 1

33--48

EN

The ever-increasing demand for electricity and the need for conventional sources to cooperate with renewable ones generates the need to increase the efficiency and safety of the generation sources. Therefore, it is necessary to find a way to operate existing facilities more efficiently with full detection of emerging faults. These are the requirements of Polish, European and International law, which demands that energy facilities operate with the highest efficiency and meet a number of restrictive requirements. In order to improve the operation of steam power plants of electric generating stations, thermal-fluid diagnostics have been traditionally used, and in this paper a three-hull steam turbine, having a high-pressure, a medium-pressure and a low-pressure part, has been selected for analysis. The turbine class is of the order of 200 MW electric. Genetic algorithms (GA) were used in the process of creating the diagnostic model. So far, they have been used for diagnostic purposes in gas turbines, and no work has been found in the literature using GA for the diagnostic process of such complex objects as steam turbines located in professional manufacturing facilities. The use of genetic algorithms allowed rapid acquisition of global extremes, that is efficiency and power of the unit. The result of the work undertaken is the possibility to carry out a full diagnostic process, meaning detection, localization and identification of single and double degradations. In this way 100 % of the main faults are found, but there are sometimes additional ones, and these are not perfectly identified especially for single time detection. Thus, the results showed that with a very high success rate the simulated damage to the geometrical elements of the steam turbine under study is found.

2

Performance of cryogenic oxygen production unit with exhaust gas bleed for sewage sludge gasification and different oxygen purities

Kaszuba Maja, Ziółkowski Paweł, Mikielewicz Dariusz

Archives of Thermodynamics

|

2023

|

Vol. 44, no 3

63--81

EN

The paper presents a thermodynamic analysis of the integration of a cryogenic air separation unit into a negative CO2 emission gas power plant. The power cycle utilizes sewage sludge as fuel so this system fits into the innovative idea of bioenergy with carbon capture and storage. A cryogenic air separation unit integrated with the power plant was simulated in professional plant engineering and thermodynamic process analysis software. Two cases of the thermodynamic cycle have been studied, namely with the exhaust bleed for fuel treatment and without it. The results of calculations indicate that the net efficiencies of the negative CO2 emission gas power plant reach 27.05% (combustion in 95.0% pure oxygen) and 24.57% (combustion in 99.5% pure oxygen) with the bleed. The efficiencies of the cycle without the bleed are 29.26% and 27.0% for combustion in 95.0% pure oxygen and 99.5% pure oxygen, respectively. For the mentioned cycle, the calculated energy penalty of oxygen production was 0.235 MWh/kgO2 for the lower purity value. However, for higher purity namely 99.5%, the energy penalty of oxygen production for the thermodynamic cycle including the bleed and excluding the bleed was indicated 0.346 and 0.347 MWh/kgO2, respectively. Additionally, the analysis of the oxygen purity impact on the carbon dioxide purity at the end of the carbon capture and storage installation shows that for the case with the bleed, CO2 purities are 93.8% and 97.6%, and excluding the bleed they are 93.8% and 97.8%, for the mentioned oxygen purities respectively. Insertion of the cryogenic oxygen production installation is required as the considered gas power plant uses oxy-combustion to facilitate carbon capture and storage method.

3

Development of wind farms in Poland in the context of climate change

Hyrzyński Rafał, Jaroszewska Marta, Badur Janusz, Ziółkowski Paweł, Gotzman Sylwia, Froissart Marcin, Bykuć Sebastian, Dudda Waldemar

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 3

82--94

EN

This paper summarises the ongoing transformation in the structure of Polish power system. This is a very complex process which fits into global megatrends in this matter. It needs to take into account such crucial elements like socially responsible investments, life cycle assessment, policy changes and investments strategies. United Nations climate policy urges to take certain actions to combat climate change and its impact. It highlights new record high levels of greenhouse gases content in the atmosphere. Presented graphs contain data extracted from the Polish power system showing intra-day, monthly and annual load distribution. Particular attention is paid to the variability of wind energy sources and their efficiency (full load equivalent operating hours factor). Discussed aspects does not address any issues related to the stability of the power system. Additionally, it does not contain any polemic with the cited research results. On their basis it can be pointed out that wind farms contribute to a local temperature and precipitation increase. The nature of this phenomenon (positive or negative) in the context of global warming is currently the subject of worldwide research. Nevertheless, it can be said with certainty that the environmental impact of renewable sources usage is significantly lower than in the case of classic power plants based on fossil fuels.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z szeroko pojętym rozwojem energetyki wiatrowej. Jako tło nakreślono strukturę mocy i produkcji energii na świecie, przeanalizowano prognozy rozwoju energetyki na najbliższe lata (analiza megatrendów) i w tym kontekście dosyć szczegółowo omówiono zagadnienia związane z rozwojem energetyki wiatrowej. Na podstawie dostępnych badań przybliżono także zagadnienia związane z czynnikami wpływającymi na rozwój odnawialnych źródeł energii oraz ich oddziaływaniem na środowisko naturalne. W tym celu odniesiono się do wyników dwóch badań. Autorzy nie podejmują jednakże ich krytyki, czy nawet oceny, natomiast odniesienia do takowej krytyki, przeprowadzonej przez innych autorów, przywołano w treści. Praca nie podejmuje także zagadnień związanych z bezpieczeństwem i stabilnością pracy systemu elektroenergetycznego. Stwierdzono, że elektrownie wiatrowe przyczyniają się do lokalnego wzrostu temperatury w miejscu ich zainstalowania, a także do wzrostu opadów. Niezależnie od oceny wyników tychże badań z całą odpowiedzialnością można stwierdzić, że oddziaływanie odnawialnych źródeł energii jest znacząco mniejsze niż źródeł konwencjonalnych.

4

On the use of selected 4th generation nuclear reactors in marine power plants

Drosińska-Komor Marta, Głuch Jerzy, Breńkacz Łukasz, Ziółkowski Paweł

Polish Maritime Research

|

2022

|

nr 1

76--84

EN

This article provides a review of the possibility of using different types of reactors to power ships. The analyses were carried out for three different large vessels: a container ship, a liquid gas carrier and a bulk carrier. A novelty of this work is the analysis of the proposal to adapt marine power plants to ecological requirements in shipping by replacing the conventional propulsion system based on internal combustion engines with nuclear propulsion. The subjects of comparison are primarily the dimensions of the most important devices of the nuclear power plant and the preliminary fitness analysis. It was assumed for this purpose that the nuclear power plant fits in the engine room compartment and uses the space left after the removal of the combustion engines. At the same time, this propulsion provides at all times sufficient energy for port, technological and shipping operations at an economically justifiable speed. For deep-sea vessels, which are supposed to reach null emissions of CO, CO2, NOx, SOx and H2O, this is one of the most reasonable solutions. Finally the paper proves that all the above-mentioned marine functions could be effectively applied in power plants equipped with 4th generation nuclear reactors.

5

Zagadnienia poprawy bezpieczeństwa eksploatacji turbin parowych 18K370

Bzymek Grzegorz, Ziółkowski Paweł, Kowalczyk Tomasz, Badur Janusz

Instal

|

2022

|

nr 2

6--10

PL

W pracy przedstawiono proces podnoszenia bezpieczeństwa eksploatacji turbin parowych typu 18K370 w Elektrowni Opole od momentu zaistnienia pierwszej awarii w 2010 roku [1], aż po zainstalowanie systemu monitoringu on-line [2]. Ukazano sposób pracy bloku oraz możliwości analizy obciążenia stopnia regulacyjnego jako krytycznego węzła w konstrukcji turbiny. Przedstawiono wybrane wyniki analizy wytrzymałościowych CSD (Computational Solid Dynamic) jak i charakter przepływu w różnych reżimach pracy - analizy CFD (Computational Fluid Dynamic). Omówiono również sposób zarządzania żywotnością poszczególnych elementów [2, 3]. Przedstawione działania należy uznać za satysfakcjonujące i podnoszące bezpieczeństwo eksploatacji turbin parowych 18K370.

EN

The article concerns the process of improving the safety and reliability of 18K370 steam turbines in the Opole Power Plant since the occurrence of the first failure in 2010 [1], up to the installation of a monitoring system on-line [2]. The way the block works and the ability to analyse the control stage as a critical node in the design of the turbine has been presented. The analysis took into account the nature of the flow in different operating regimes of the CFD approach (Computational Fluid Dynamic) and strength analysis in CSD (Computational Solid Dynamic). Also, the way of management of individual lifecycle of elements has been briefly described [2, 3]. The action could be considered as satisfactory and improve the safety of 18K370 operating steam turbines.

6

Fluid solid interactions – a novelty in industrial applications

Ochrymiuk Tomasz, Banaszkiewicz Mariusz, Lemański Marcin, Kowalczyk Tomasz, Ziółkowski Paweł, Ziółkowski Piotr J., Hyrzyński Rafał, Stajnke Michał, Bryk Mateusz, Kraszewski Bartosz, Kruk-Gotzman Sylwia, Froissart Marcin, Badur Janusz

Archives of Thermodynamics

|

2022

|

Vol. 43, no 2

75--96

EN

The article deals with a current state-of-art of fluid solid interaction (FSI) – the new branch of continuum physics. Fluid-solid interaction is a new quality of modeling physical processes of continuum mechanics, it can be described as the interaction of various (so far treated separately from the point of view of mathematical modeling) physical phenomena occurring in continuous media systems. The most correct is the simultaneous application of the laws of the given physical disciplines, which implies that fluid solid interaction is a subset of multi-physical applications where the interactions between these subsets are exchanged on the surface in interconnected systems. Our purpose is to extend the fluid solid interaction aplications into new phenomena what follow from the industrial needs and inovative thechnologies. Selecting the various approaches, we prefer the arbitraty lagrangean-eulerian description within the bulk of fluid/solid domain and a new sort of advanced boundary condition on a surface of common contact.

7

Design and computational fluid dynamics analysis of the last stage of innovative gas-steam turbine

Głuch Stanisław Jerzy, Ziółkowski Paweł, Witanowski Łukasz, Badur Janusz

Archives of Thermodynamics

|

2021

|

Vol. 42, no 3

255--278

EN

Research regarding blade design and analysis of flow has been attracting interest for over a century. Meanwhile new concepts and design approaches were created and improved. Advancements in information technologies allowed to introduce computational fluid dynamics and computational flow mechanics. Currently a combination of mentioned methods is used for the design of turbine blades. These methods enabled us to improve flow efficiency and strength of turbine blades. This paper relates to a new type turbine which is in the phase of theoretical analysis, because the working fluid is a mixture of steam and gas generated in a wet combustion chamber. The main aim of this paper is to design and analyze the flow characteristics of the last stage of gas-steam turbine. When creating the spatial model, the atlas of profiles of reaction turbine steps was used. Results of computational fluid dynamics simulations of twisting of the last stage are presented. Blades geometry and the computational mesh are also presented. Velocity vectors, for selected dividing sections that the velocity along the pitch diameter varies greatly. The blade has the shape of its cross-section similar to action type blades near the root and to reaction type blades near the tip. Velocity fields and pressure fields show the flow characteristics of the last stage of gas-steam turbine. The net efficiency of the cycle is equal to 52.61%.

8

Computational fluid dynamics simulation of heat transfer from densely packed gold nanoparticles to isotropic media

Radomski Piotr, Ziółkowski Paweł, de Sio Luciano, Mikielewicz Dariusz

Archives of Thermodynamics

|

2021

|

Vol. 42, no 3

87--113

EN

This work aims to determine and compare heat generation and propagation of densely packed gold nanoparticles (Au NPs) induced by a resonant laser beam (532 nm) according to the Mie theory. The heat flux propagation is transferred into the materials, which here are: silica glass; soda-lime-silica glass; borosilicate glass; polymethyl methacrylate (PMMA); polycarbonate (PC); and polydimetylosiloxane (PDMS). This analysis aims to select the optimum material serving as a base for using photo-thermoablation. On the other hand, research focused only on Newtonian heat transfer in gold, not on non-Fourier ones, like the Cattaneo approach. As a simulation tool, a computational fluid dynamics code with the second-order upwind algorithm is selected. Results reveal a near-Gaussian and Gaussian temperature distribution profile during the heating and cooling processes, respectively. Dependence between the maximum temperature after irradiation and the glass thermal conductivity is observed confirming the Fourier law. Due to the maximum heating area, the borosilicate or soda-lime glass, which serves as a base, shall represent an excellent candidate for future experiments.

9

Computational fluid dynamics simulation of gas–liquid multiphase flow in T-junction for CO2 separation

Wrzesień Sylwia, Madejski Paweł, Ziółkowski Paweł

Zeszyty Energetyczne

|

2020

|

T. 7

403-414

EN

The article presents the results of a computational fluid dynamics (CFD) analysis of gas-liquid multiphase flow. The simulation was conducted using CFD code and the Euler–Euler approach. The presented study relates to the non–reactive, steady-state, turbulent flow of water and carbon dioxide mixture in a 3D pipe. Separation phenomenon between phases is observed. The solution was obtained using a mixture model. Different values of carbon dioxide volume fraction were taken into account in the analysis of the results. The analysed cases were compared thanks to the obtained calculations results. The main purpose of the simulations was to show streamlines, velocity, pressure, and volume fraction distribution that could be useful in developing pipeline systems in many industrial applications, especially for CO2 separators.

10

Analiza zmienności generacji energii elektrycznej w 2019 r. ze szczególnym uwzględnieniem generacji energii ze źródeł wiatrowych - II połowa roku i okres pandemii w 2020 jako czynnik nieprzewidywalny

Hyrzyński Rafał, Badur Janusz, Kraszewski Bartosz, Ziółkowski Paweł, Dudda Waldemar

Nowa Energia

|

2020

|

nr 4

60--66

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z szeroko pojętym rozwojem energetyki wiatrowej. Omówiono stan rozwoju energetyki wiatrowej na świecie. Na podstawie dostępnych badań przybliżono także zagadnienia związane z czynnikami wpływającymi na rozwój odnawialnych źródeł energii oraz ich oddziaływania na środowisko naturalne. Główny nacisk położono jednakże na analizę zjawisk w pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) w okresie od 1 stycznia 2019 r. do dnia 31 grudnia 2019 r.

11

Moda, Wiara i Fantazja – przeciw budowie Elektrowni Ostrołęka C - "ostatniej elektrowni węglowej"

Badur Janusz, Ziółkowski Paweł, Gotzman Sylwia

Nowa Energia

|

2019

|

nr 2

5--13

PL

Żyjemy w epickich czasach, kiedy budowa najzwyklejszej elektrowni staje się kluczowym bastionem walki o kształt, tempo i kierunki rozwoju naszego kraju. Co jakiś czas w gospodarce państwa potrzeba jest nowego koła zamachowego budzącego nadzieję, otwierającego nowe perspektywy gospodarcze i społeczne. Właśnie takim kołem ma stać się stosunkowo mała inwestycja dwóch spółek giełdowych, jaką jest budowa nadkrytycznego bloku węglowego Ostrołęka C o mocy 1000 MWe.

12

Analiza zmienności generacji energii elektrycznej w okresie pierwszych pięciu miesięcy 2019 r. ze szczególnym uwzględnieniem generacji energii ze źródeł wiatrowych

Badur Janusz, Hyrzyński Rafał, Kraszewski Bartosz, Ziółkowski Paweł, Dudda Waldemar

Nowa Energia

|

2019

|

nr 3

40--45

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z szeroko pojętym rozwojem energetyki wiatrowej. Omówiono stan rozwoju energetyki wiatrowej na świecie. Na podstawie dostępnych badań przybliżono także zagadnienia związane z czynnikami wpływającymi na rozwój odnawialnych źródeł energii oraz ich oddziaływanie na środowisko naturalne. Główny nacisk położono jednakże na analizę zjawisk w pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) w okresie od 1 stycznia 2019 r. do dnia 21 maja 2019 r. Analiza ta była zogniskowana przede wszystkim na uchwyceniu korelacji pomiędzy zapotrzebowaniem na moc KSE, a mocą generowaną przez farmy wiatrowe. W ramach analizy przedstawiono charakterystyczne stany pracy dla KSE, jak też z punktu widzenia generacji energii przez źródła wiatrowe. Praca nie podejmuje zagadnień związanych z bezpieczeństwem pracy systemu elektroenergetycznego.

13

Autonomiczne utrzymanie ruchu w produkcji procesowej

Burnos Arkadiusz, Ziółkowski Paweł

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2019

|

Nr 4

24--26

PL

Stan techniczny urządzeń parku maszynowego ma decydujący wpływ na sprawność i ciągłośc produkcji. Dlatego priorytetem powinno być utrzymywanie ich w jak najlepszej kondycji. Sposobem na zmaksymalizowanie efektywności w tej kwestii jest koncepcja autonomicznego utrzymania ruchu (AUR).

14

Wpływ elektrowni wiatrowych na klimat

Hyrzyński Rafał, Badur Janusz, Jaroszewska Marta, Ziółkowski Paweł, Gotzman Sylwia, Froissart Marcin

Energetyka

|

2019

|

nr 2

77--83

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z szeroko pojętym rozwojem energetyki wiatrowej. Omówiono stan rozwoju energetyki na świecie, przeanalizowano prognozy rozwoju energetyki na najbliższe lata i w tym kontekście dosyć szczegółowo omówiono zagadnienia związane z rozwojem energetyki wiatrowej. Na podstawie dostępnych badań przybliżono także zagadnienia związane z czynnikami wpływającymi na rozwój odnawialnych źródeł energii oraz ich oddziaływaniem na środowisko naturalne. Praca nie ma charakteru polemiki z przywołanymi w jej treści wynikami badań zespołów naukowych, jednakże autorzy zamieścili odniesienia do takowych polemik. Praca nie podejmuje także zagadnień związanych z bezpieczeństwem pracy systemu elektroenergetycznego. Stwierdzono, że elektrownie wiatrowe przyczyniają się do lokalnego wzrostu temperatury w miejscu ich zainstalowania, a także do wzrostu opadów. Charakter tego zjawiska (pozytywny, negatywny) w kontekście globalnego ocieplenia jest na razie przedmiotem badań wielu uczonych. Oddziaływanie źródeł odnawialnych jest znacząco mniejsze niż źródeł konwencjonalnych.

EN

Presented are the issues related to the widely understood development of wind energy industry. Discussed is the current state of the world power generation development, analysed are energy industry development forecasts for the coming years and in this context the issues related to the wind energy development are discussed in quite some detail. On the basis of available studies, outlined are also issues related to factors influencing the development of RES and their impact on climate. The paper is not a polemic with research results of the cited scientific teams, but references to such polemics are included. Also, the paper does not address issues related to the safety of the power system operation. On the basis of the research cited in the article it can be concluded that wind farms contribute to the increase of both local temperature and rainfalls. The nature of this phenomenon (positive, negative) in the context of global warming is currently the subject of research conducted by many scientists, however it can be said with certainty that the impact of RES on the climate is significantly smaller than that of fossil fuels.

15

Poprawa elastyczności pracy bloków parowych i gazowo-parowych przez zastosowanie magazynu pary

Ziółkowski Paweł, Gotzman Sylwia, Badur Janusz

Energetyka

|

2019

|

nr 11

771--774

PL

W artykule zawarto krótki przegląd sposobów magazynowania energii i odniesienie się do sposobu, który byłby najdogodniejszy dla bloków zawodowych parowych i gazowo-parowych. Zaproponowano innowacyjny magazyn pary, który jest integralną częścią obiegu parowego bądź gazowo-parowego i dzięki temu szybko odpowiada na zmiany zapotrzebowania na energię elektryczną, a zatem może usprawniać śwadczenia usługi regulacji pierwotnej przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej sprawności konwersji energii. W odniesieniu do bloków energetyki zawodowej poprawia bezpieczeństwo pracy jednostek wytwórczych, gdyż zapobiega przeciążaniu termicznemu kotłów i turbin w przypadku wysokiego zejście z mocą lub w przypadku gwałtownych najazdów. Elektrownia parowa czy gazowo-parowa dostosowana do szybkich zmian mocy staje się bardziej konkurencyjna na rynku mocy dzięki poprawie charakterystyki dynamicznej.

EN

The purpose of this paper is to provide a brief overview of energy storage methods and to refer to the most convenient method for steam and CCGT professional units. This paper proposes an innovative steam storage which is an integral part of the steam cycle and thus responds quickly to changes in electricity demand and therefore can improve the provision of primary regulation service while main-taining high energy conversion efficiency. With regard to commercial power units, it improves the operational safety of generation units by preventing thermal overloads of boilers, HRSG and turbines in the event of high power output or in the event of sudden overruns. A steam plant and CCGT units adapted to rapid changes in power becomes morę competitive in the power market by improving its dynamic behaviour.

16

Maksymalna elastyczność pracy bloków parowych

Badur Janusz, Kowalczyk Tomasz, Bryk Mateusz, Ziółkowski Paweł, Banaś Kamil, Stajnke Michał, Kraszewski Bartosz, Ziółkowski Piotr Józef, Ziółkowski Paweł, Ziółkowski Piotr, Józef

Energetyka

|

2019

|

nr 4

313--316

PL

W artykule przedstawiono propozycję przyspieszenia startów turbiny parowej poprzez właściwe doprowadzanie pary w trakcie stanów niestacjonarnych. Badano najbardziej wytężone miejsca w urządzeniu, przy uwzględnieniu tradycyjnej hipotezy Hubera-Missesa-Hencky, jak i hipotezy Burzyńskiego. W przypadku licznych startów coraz większe znaczenie odgrywają naprężenia termiczne, dla których najważniejsze są składowe normalne naprężeń, w odróżnieniu od składowych stycznych konwencjonalnie, będących podstawą obliczeń naprężeń zredukowanych na podstawie hipotezy Hubera-Missesa-Hencky. Obliczenia nakierowane na uzyskanie maksymalnej elastyczności przeprowadzono z wykorzystaniem numerycznego narzędzia thermal-FSI, które jednocześnie analizują płyn i konstrukcję, tak aby w pełni sprzęgnąć ze sobą pola temperatury i tym samym dokładniej wyznaczyć naprężenia w konstrukcji.

EN

Presented is a proposal to accelerate steam turbines start-ups by proper steam supply during the turbines non-stationary states. Examined were the most stressed places of the device taking due account of both the traditional Huber-Misses-Hencky hypothesis and the Burzyński’s one. In case of frequent start-ups the increasingly crucial role play thermal stresses for which the stress normal components are the most important ones in contrary to conventional tangential components being the basis for equivalent stresses calculations on the foundation of the Huber-Misses-Hencky hypothesis. Calculations aimed at achieving maximum flexibility were carried out using the numerical thermal-FSI tool that simultaneously analyses fluid and structure in order to fully integrate temperature fields and thus more accurately determine stresses in a structure.

17

Analiza magazynowania energii w układzie CAES sprzężonym z gruntowym magazynem ciepła

Hurzyński Rafał, Gotzman Sylwia, Kraszewski Bartosz, Badur Janusz, Ziółkowski Paweł

Energetyka

|

2019

|

nr 11

754--759

PL

Elastyczne i dyspozycyjne elektrownie przyczynią się do trwającego procesu transformacji Polskich Sieci Elektroenergetycznych SA, ponieważ kompensują wahania energii elektrycznej wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr i fotowoltaika. W tym kontekście zasobniki CAES (Compressed Air Energy Storage) są obecnie jedyną alternatywą dla magazynów z wykorzystaniem elektrowni szczytowo-pompowych ze względu na możliwości uzyskania stosownej pojemności energetycznej magazynu. Wadą tej instalacji jest strata ciepła wywołana wychłodzeniem powietrza po sprężeniu. W artykule przeanalizowano sytuację współpracy elektrowni konwencjonalnych z farmami wiatrowymi, a następnie na podstawie modeli termodynamicznych przedstawiono wyniki procesu magazynowania energii w układzie CAES sprzężonym z rekuperacją za turbiną gazową. Zaproponowano również rozwiązanie z gruntowym wymiennikiem ciepła, ponieważ grunt ze względu na swoje własności może pełnić funkcję magazynu energii cieplnej.

EN

Flexible and dispatchable power plants will contribute to this onqoing translormation process as they compensate for fluctuations in electricity generation from renewabie energy sources such as wind and photovoltaics. In this context, CAES (Compressed Air Energy Storage) storage tanks are currently the only alternative to storage using pumped storage because of the possibility of obtaining the appropriate storage energy capacity. However, a relative disadvantage of these plants is the heat loss caused by the cooling of the air alter compression. In this paper, the situation of cooperation between the current conventional power plants and wind farms is first analysed, and then, based on thermodynamic models, the process of storing thermal and electrical energy in the CAES system coupled with heat recovery after the gas turbine is analysed. A solution with a ground heat exchanger was also proposed, as the soil, due to its properties, may serve as a thermal energy storage.

18

Mathematical modeling of hydrogen production performance in thermocatalytic reactor based on the intermetallic phase of Ni3Al

Badur Janusz, Stajnke Michał, Ziółkowski Paweł, Jóźwik Paweł, Bojar Zbigniew, Ziółkowski Piotr Józef

Archives of Thermodynamics

|

2019

|

Vol. 40, no 3

3--26

EN

The main goal of the considered work is to adjust mathematical modeling for mass transfer, to specific conditions resulting from presence of chemical surface reactions in the flow of the mixture consisting of helium and methanol. The thermocatalytic devices used for decomposition of organic compounds incorporate microchannels coupled at the ends and heated to 500ºC at the walls regions. The experiment data were compared with computational fluid dynamics results to calibrate the constants of the model’s user defined functions. These extensions allow to transform the calculations mechanisms and algorithms of commercial codes adapting them for the microflows cases and increased chemical reactions rate on the interphase between fluid and solid, specific for catalytic reactions. Results obtained on the way of numerical calculations have been calibrated and compared with the experimental data to receive satisfactory compliance. The model has been verified and the performance of the thermocatalytic reactor with microchannels under hydrogen production regime has been investigated.

19

Numerical analysis of species diffusion and methanol decomposition in thermocatalytic reactor based on the Intermetallic phase of Ni3Al for low Reynolds numbers

Ziółkowski Paweł, Stajnke Michał, Jóźwik Paweł, Bojar Zbigniew, Ziółkowski Piotr Józef, Badur Janusz

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2018

|

Vol. 22, No 3

211--224

EN

Numerical modelling of hydrogen production by means of methanol decomposition in a thermocatalytic reactor using corrugated foil made of the Ni3Al intermetallic phase is shown in the paper. Experimental results of the flow analysis of mixtures containing helium and methanol in a thermocatalytic reactor with microchannels were used for the initial calibration of the CFD calculations (calculations based on the Computational Fluid Dynamics method). The reaction of the thermocatalytic methanol decomposition was modelled based on experimental data, considering the size of the active surface. The drop in the methanol concentration at the inlet to the reactor, ten millimetres in front of the thermocatalytic region, is associated with the diffusion of streams of other components, mainly hydrogen and carbon monoxide. The commercial CFD code was expanded by User Defined Functions (UDFs) to include surface chemical reaction rates in the interphase between the fluid and the solid. Extrapolation of data by means of the implemented numerical model enabled the assessment of the minimum length of microreactor channels and prediction of the optimal dimension at the system outlet. The results obtained by means of numerical calculations were calibrated and compared with the experimental data, confirming a satisfactory consistency of the data.