Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wspomaganie membranowej separacji CO2 ze spalin energetycznych z wykorzystaniem osuszania termoakustycznego

Wiciak G., Grzywnowicz K., Remiorz L.

Instal

|

2019

|

nr 1

20--24

PL

Znaczący udział pary wodnej w spalinach niekorzystnie wpływa na parametry eksploatacyjne i operacyjne układu energetycznego. Ponadto, może on istotnie utrudniać proces oczyszczania spalin – zarówno z cząstek stałych, jak i związków gazowych. Dlatego też istotna zawartość wilgoci w spalinach, charakterystyczna dla układów zasilanych gazem ziemnym, może stanowić jedną z przeszkód w powszechnej implementacji zaawansowanych technologicznie układów oczyszczania spalin połączonych z wychwytem CO2. W niniejszej pracy przedstawiono metodę wspomagania procesu wychwytu CO2 z gazów spalinowych poprzez wykroplenie zawartej w nich wilgoci z wykorzystaniem ciepła procesowego, opartą o zjawisko chłodzenia termoakustycznego. W pracy podsumowano wyniki wstępnych analiz obliczeniowych, dotyczących zastosowania omawianej metody w przykładowym układzie gazowo-parowym i bazujących na danych eksperymentalnych oraz literaturze przedmiotu. Wyniki przeprowadzonych badań sugerują możliwość osiągnięcia zadowalających parametrów procesu osuszania spalin przy wykorzystaniu prezentowanej metody, wskazując także obszary dalszych badań i optymalizacji.

EN

High moisture content in exhaust gasses adversely affects operational and maintenance parameters of almost any power and heat plant. Furthermore, it might vitally obstruct flue gas treatment – both considering particulate matter, as well as gaseous compounds. Thus, high content of water vapor in exhaust gasses, specific especially for natural gas-fuelled units, might state one of essential limitations affecting widespread implementation of advanced flue gas treatment, combined with CO2 capture. In the paper, the method for supporting of flue gas treatment by moisture condensation using the process heat, basing on application of the thermoacoustic cooling phenomenon, is presented. In the paper, results of introductory computational analyses, devoted to application of indicated method in gas turbine combined cycle unit and based on experimental data and literature, are briefly discussed. Results of the investigation suggest possibility of acquisition of satisfactory parameters of flue gas dehumidification process using presented method, indicating fields of further investigation and optimization.

2

Stirling engine integrated with thermal energy storage as residential cogeneration system

Remiorz E., Kotowicz J., Grzywnowicz K., Uchman W.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 2

78--85

EN

The article presents the calculations of the micro-cogeneration unit based on beta Stirling engine combined with thermal energy storage. The heat accumulation technologies and materials are briefly described. The mathematical model of the engine and assumption about its possible regulation allowed to determine three operating modes. It was adopted to analysis for as heat source for a 266 m2 detached house. Analysis was performed for four reference days with various average daily ambient temperature, which differ significantly with the heat demand. The heat demand profiles were determined experimentally. The analysis concerned three different operation strategies, which all of them were following the thermal load. The overall operating efficiency varied in the range of 89.9 – 92.0%.

PL

Artykuł przedstawia obliczenia układu mikrokogeneracyjnego bazującego na silniku Stirlinga typu beta, który został zintegrowany z zasobnikiem ciepła. Scharakteryzowano technologie oraz materiały wykorzystywane do magazynowania ciepła. Model matematyczny silnika oraz założenie regulacji mocy w wybranym zakresie pozwoliły na wyznaczenie trzech trybów pracy układu, który w przedstawionej analizie pracował jako źródło ciepła dla domu jednorodzinnego o powierzchni 266m2. Analizę przeprowadzono dla czterech referencyjnych dni, które różniły się średnią dzienną temperaturą otoczenia oraz wielkością zapotrzebowania na ciepło. Profile zapotrzebowania na energię wyznaczono eksperymentalnie. W obliczeniach uwzględniono trzy strategie pracy układu – priorytetem wszystkich było pokrycie zapotrzebowania na ciepło. Ogólna sprawność operacyjna układu wahała się w zakresie 89.9-92.0%.

3

Modelowanie parametrów operacyjnych silnika Stirlinga zasilanego wodorem – analiza wstępna

Grzywnowicz K., Uchman W., Remiorz L.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 4

58--64

PL

Pomimo prawie dwustuletniej historii badań i rozwoju, silnik Stirlinga również współcześnie stanowi obiekt zaawansowanych badań modelowych i eksperymentalnych. Obecnie, badania te motywowane są głównie jego korzystnymi charakterystykami środowiskowymi, możliwością wykorzystania w różnorodnych układach technologicznych i brakiem restrykcyjnych wymagań w zakresie jakości dostarczonego paliwa. Ze względu na brak technologicznych przeszkód do implementacji silnika w układach typu Power-to-Gas-to-Power (P2G2P), stanowiących technologię o potencjalnie szerokim obszarze zastosowań, badania nad możliwością adaptacji silników tego typu do wykorzystania w układach zasilanych wodorem budzą zainteresowanie zarówno środowisk akademickich, jak i inwestorów. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań modelowych silnika Stirlinga zasilanego wodorem, odniesione do rezultatów otrzymanych dla analizy analogicznego silnika zasilanego paliwem systemowym w postaci gazu ziemnego. Celem przeprowadzonych badań była identyfikacja wpływu zmiany paliwa na wartości kluczowych, z punktu widzenia aplikacyjności silnika, parametrów operacyjnych. Rezultaty analizy wykazują istotną zmianę parametrów operacyjnych wraz ze zmianą rodzaju paliwa, określając jednocześnie obszary wymagające modyfikacji w celu umożliwienia wykorzystania silnika Stirlinga w układach zasilanych wodorem.

EN

Despite of almost two hundred years of history of research and development in Stirling engine technology, this engine states issue of advanced computational and experimental investigation. However, modern analyses are commonly motivated by the engine’s beneficial ecological characteristics and possibility of its application in variety of technological systems, as well as lack of strict requirements on quality of fuel being supplied. Due to lack of technological reasons, disabling implementation of the Stirling engine in Power-to-Gas-to-Power (P2G2P) units, stating one of areas of greatest potential for modern power engineering, applicability of the engine in power units supplied with hydrogen states matter of interest of both academic circles and investors. In the paper, results of model-based analysis of Stirling engine supplied with hydrogen, referred to data acquired for analogical engine supplied with conventional fuel in the form of natural gas, stating classical fuel for similar engines. The main objective of the research was identification of influence of change in fuel being supplied on values of essential – considering the Stirling engine applicability – operational parameters of the device. Results of the analysis indicate significant change in operational parameters following change in type of fuel, being derived, describing simultaneously fields of that technology requiring reconfiguration in order to enable utilization of Stirling engine in hydrogen-fuelled units.

4

Wykorzystanie zjawisk akustycznych w pomiarze składu mieszanin gazu

Grzywnowicz K., Wiciak G.

Napędy i Sterowanie

|

2018

|

R. 20, nr 10

90--94

PL

W licznych procesach technologicznych pomiar stężenia poszczególnych składników mieszanin gazowych stanowi istotne zagadnienie, warunkujące m.in. bezpieczeństwo pracy. Jednakże w wielu obszarach inżynierii pomiar ten musi zostać dokonany w trudnych warunkach otoczenia, charakteryzujących się wysokim zapyleniem, wilgotnością czy atmosferą wybuchową. W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania zjawisk akustycznych, w szczególności rezonansu akustycznego, do prowadzenia pomiarów składu mieszanin gazowych oraz zaprezentowano przykładowe konfiguracje urządzeń ją wykorzystujących. Omówiono także przykłady komercyjnie dostępnej aparatury pomiarowej, bazującej na opisanej idei wykorzystania zjawisk akustycznych w pomiarze składu mieszanin gazowych.

EN

In numerous technological processes, measurement of concentration of subsequent components of gaseous mixtures states important aspect, influencing for instance staff safety. However, in plenty of fields of engineering, such measurement has to be executed in tough environment, characterized by extreme dust content, high humidity or risk of explosion. In the paper, the concept of utilization of acoustic phenomena, especially considering acoustic resonance, to perform measurements of gaseous mixtures composition is presented. Furthermore, examples of possible configuration of devices, utilizing such concept, are discussed, and examples of commercially available tools, basing on described idea of utilization of acoustic phenomena in gas mixture composition measurement, are indicated.

5

Zjawisko chłodzenia termoakustycznego – koncepcja stanowiska badawczego

Michalski S., Grzywnowicz K., Remiorz L.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 6

73--79

PL

W artykule przedstawiono studium konstrukcji chłodziarki termoakustycznej, złożonej z wzbudnika akustycznego, rezonatora, regeneratora oraz zimnego i gorącego wymiennika ciepła. Pokazano również metodologię optymalizacji konstrukcji chłodziarki termoakustycznej z falą stojącą. Przyjęto, że gazem roboczym w analizowanym urządzeniu jest powietrze o ciśnieniu bezwzględnym 10 bar. Średnią temperaturę gazu wewnątrz chłodziarki założono na poziomie 230,65 K, a różnica temperatur między wymiennikiem zimnym i gorącym jest równa 75 K. Zbadano wpływ zmiany znormalizowanych pozycji i długości regeneratora na parametry termodynamiczne chłodziarki termoakustycznej (takie jak strumień ciepła i współczynnik efektywności chłodziarki). Podczas tej analizy założono stałą częstotliwość dźwięku wynoszącą fa = 600 Hz. Maksymalną moc cieplną ziębiarki otrzymano dla znormalizowanej pozycji regeneratora xs,n = 0,51 oraz znormalizowanej długości Ls,n = 1. Jednakże, najwyższy współczynnik efektywności chłodziarki (COP), wynoszący ponad 71 % uzyskano dla wartości parametrów wynoszących odpowiednio: xs,n = 0,17 oraz Ls,n = 0,311. Analizy powtórzono zmieniając częstotliwość fali akustycznej w przedziale 200-3000 Hz. Najwyższą wartość współczynnika efektywności osiągnięto dla częstotliwości fali akustycznej fa = 600 Hz. Omówiono koncepcję stanowiska badawczego, wykorzystującego zaprojektowane urządzenie, pozwalającego na eksperymentalną weryfikację przedstawionych wyników analizy termodynamicznej.

EN

The paper presents the feasibility study of thermoacoustic refrigerator design, composed of: acoustic inductor, resonator, stack, hot and cold heat exchangers. In addition, the methodology of optimizing the design of the thermoacoustic refrigerator with standing wave was presented. The ambient air at absolute pressure of 10 bar was assumed as the working gas in the thermoacoustic device. The average gas temperature inside the refrigerator is set at 230.65 K, and the temperature difference between cold and hot heat exchangers is 75 K. The influence of changes of normalized positions and length of the regenerator on the thermodynamic quantities (such as heat flux and Coefficient of Performance) was analyzed. During this analysis, a constant sound frequency of 600 Hz was assumed. The maximum heat output of the device was obtained for the normalized position of the regenerator xs,n = 0.51 and normalized length Ls,n = 1. However, the highest Coefficient of Performence of refrigerators that excess 71% was obtained for the values of parameters corresponding to: xs,n = 0.17 and Ls,n = 0.311. Eventually, the analyzes were performed for variable acoustic wave frequencies in range of 200-3000 Hz. The highest efficiency coefficient was reached for fa = 600 Hz. Finally, the concept of a test stand using a designed device allowing for experimental verification of the presented thermodynamic analysis results was described.

6

Chłodzenie termoakustyczne - model numeryczny urządzenia elementarnego

Grzywnowicz K., Remiorz L.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 4

63--68

PL

Doskonalenie technologii energetycznych jest związane z ciągłym wzrostem wymagań dotyczących zarówno parametrów technicznych, jak i środowiskowych, związanych z produkcją różnych użytecznych form energii. Wśród obszarów, podlegających ciągłej modernizacji, jest również chłodnictwo. Postęp jest tutaj widoczny w obszarze doskonalenia istniejących technologii, a także w poszukiwaniu nowych rozwiązań. Jednym z obecnie rozwijanych kierunków badań jest chłodnictwo termoakustyczne. Ze względu na interdyscyplinarny charakter zjawiska, łączącego akustykę i przepływ ciepła, modelowanie tego procesu jest zadaniem trudnym. Niemniej, obecny poziom rozwoju technik modelowania numerycznego pozwala na osiąganie zadawalających rezultatów. W artykule przedstawiono wyniki badań modelowych zjawiska termoakustycznego zachodzącego w elementarnym urządzeniu chłodniczym. W pracy opisano budowę fizyczną prostego urządzenia, a także przedstawiono odpowiedni model numeryczny wraz z parametrami brzegowymi i początkowymi. Uzyskane w procesie modelowania wyniki przedstawiają odpowiednie rozkłady temperatur w charakterystycznych obszarach urządzenia i obrazują zachodzące zjawisko termoakustyczne.

EN

Improvement of power technologies is connected with continuous rise in demand, concerning both technological and ecological parameters of useful forms of energy production. Among the fields of modernization, generation of cooling power may be stated. Progression in this field is especially visible due to improvement of state-of-the-art technologies, as well as research in promising solutions. One of currently investigated research paths is thermoacoustic cooling. Due to an interdisciplinary nature of the phenomenon, connecting acoustics with heat transfer, modelling of the process states a difficult task. However, contemporary level of numerical tools development allows to obtain satisfactory results of such analyses. In this paper the results of model investigation of an elementary cooling device are presented. The construction of simple device, as well as an adequate numerical model, coupled with boundary and initial conditions is described. The results obtained during the numerical modelling process present temperature distributions in characteristic zones of the device and illustrate the thermoacoustic phenomenon.