A multiscale experimental analysis of mechanical properties and deformation behavior of sintered copper–silicon carbide composites enhanced by high‑pressure torsion

Experiments were conducted to investigate, within the framework of a multiscale approach, the mechanical enhancement, deformation and damage behavior of copper–silicon carbide composites (Cu–SiC) fabricated by spark plasma sintering (SPS) and the combination of SPS with high-pressure torsion (HPT). The mechanical properties of the metal–matrix composites were determined at three different length scales corresponding to the macroscopic, micro- and nanoscale. Small punch testing was employed to evaluate the strength of composites at the macroscopic scale. Detailed analysis of microstructure evolution related to SPS and HPT, sample deformation and failure of fractured specimens was conducted using scanning and transmission electron microscopy. A microstructural study revealed changes in the damage behavior for samples processed by HPT and an explanation for this behavior was provided by mechanical testing performed at the micro- and nanoscale. The strength of copper samples and the metal–ceramic interface was determined by microtensile testing and the hardness of each composite component, corresponding to the metal matrix, metal–ceramic interface, and ceramic reinforcement, was measured using nano-indentation. The results confirm the advantageous effect of large plastic deformation on the mechanical properties of Cu–SiC composites and demonstrate the impact on these separate components on the deformation and damage type

Multiscale modelling for fusion and fission materials: the M4F project

The M4F project brings together the fusion and fission materials communities working on the prediction of radiation damage production and evolution and its effects on the mechanical behaviour of irradiated ferritic/martensitic (F/M) steels. It is a multidisciplinary project in which several different experimental and computational materials science tools are integrated to understand and model the complex phenomena associated with the formation and evolution of irradiation induced defects and their effects on the macroscopic behaviour of the target materials. In particular the project focuses on two specific aspects: (1) To develop physical understanding and predictive models of the origin and consequences of localised deformation under irradiation in F/M steels; (2) To develop good practices and possibly advance towards the definition of protocols for the use of ion irradiation as a tool to evaluate radiation effects on materials. Nineteen modelling codes across different scales are being used and developed and an experimental validation programme based on the examination of materials irradiated with neutrons and ions is being carried out. The project enters now its 4th year and is close to delivering high-quality results. This paper overviews the work performed so far within the project, highlighting its impact for fission and fusion materials science.This work has received funding from the Euratom research and training programme 2014-2018 under grant agreement No. 755039 (M4F project)

Methodical aspects of the analysis of energy issues of the heat pump co-operating with vertical heat exchangers

W pracy przedstawiono zmiany efektywności pracy pompy ciepła współpracującej z wymiennikami pionowymi. Na bazie rozważań teoretycznych, wyodrębniono czynniki wpływające na efektywność pompy oraz znaleziono model regresji wielokrotnej opisującej zmiany efektywności w funkcji zmiennych decyzyjnych. Rozważania te, zweryfikowane zostaną podczas badań laboratoryjnych na stanowisku zbudowanym ze sprężarkowej pompy ciepła oraz pionowych wymienników gruntowych o głębokości 100 m.This work presents the changes of efficiency of operation of the heat pump co-operating with vertical heat exchangers. On the basis of theoretical considerations, factors affecting the efficiency of the pump were distinguished and a model of multiple regression describing changes of efficiency in the function of decision variables was found. These considerations will be verified during laboratory tests at a station built of a compressor heat pump and vertical ground heat exchangers with a depth of 100 m

Economic and ecology analysis of using a heat pump for heating garden facilities

W pracy przedstawiono wyniki ekonomiczne i ekologiczne stosowania pompy ciepła (o założonej mocy grzewczej na poziomie 9,7 kW) w tunelu foliowym (pokrytym podwójną folią) o zróżnicowanej powierzchni użytkowej. Do analizy ekologicznej (przeliczonej na koszty użytkowania środowiska z tytułu emisji do atmosfery substancji szkodliwych) przyjęto cztery powszechnie wykorzystywane w ogrodnictwie kotły grzewcze różniące się między sobą konstrukcją rusztu oraz możliwością zainstalowania w nich urządzenia odpylającego. W analizie ekonomicznej, przy przyjętych kosztach instalacyjnych związanych z zastosowaniem rozważanej pompy ciepła, wykorzystano powszechnie stosowane w analizie inwestycji dwa parametry (statyczne i dynamiczne), a mianowicie: prosty okres zwrotu oraz bieżącą wartość netto inwestycji (NPV). Dla przyjętych założeń wskazano powierzchnię użytkową obiektu oraz liczbę lat użytkowania, przy których rozpatrywana inwestycja jest konkurencyjna względem innych metod oprocentowania inwestycji alternatywnej.The paper presents economic and ecological results of using a heat pump (of the assumed heating power at the level of 9.7 kW) in the plastic tunnel (covered with double plastic) of varied usable area. Four heating boilers,commonly used in gardening, differing with the grill structure and possibility of installing a dust removal device were accepted for ecological analysis (calculated into the costs of using environment on account of hazardous substances emission to atmosphere). In the economic analysis, at the accepted installation costs related to the use of the discussed heat pump, two parameters (static and dynamic), that is: simple return period and current net value of the investment (NPV) commonly used in the investment analysis were applied. For the accepted assumptions, usable area of the facility and the number of years of usage, at which, the discussed investment is competitive towards other methods of alternative investment interest, were indicated

Demand for water by greenhouse tomatoes considering controllable parameters of the ambient climate

W pracy analizowano wpływ zmiennych klimatu (promieniowanie słoneczne, wilgotność i temperatura powietrza wewnątrz szklarni) na zapotrzebowanie na wodę pomidorów szklarniowych. Badania przeprowadzono w szklarni produkcyjnej. Zapotrzebowanie na wodę określono poprzez pomiar transpiracji. W wyniku analizy znaleziono model regresji opisujący zmienność zapotrzebowania na wodę.The work includes the analysis of influence of climate variables (solar radiation, humidity and air temperature inside a greenhouse) on demand for water by greenhouse tomatoes. The tests were performed in a production greenhouse. Demand for water was determined by transpiration measurement. Based on the analysis results a regression model was found, describing water demand variance

Energy analysis for lower heat sources of heating pump while heating a plastic tunnel

W pracy analizowano wydajność grzewczą dolnego i górnego źródła ciepła współpracujących ze sprężarkową pompą ciepła. Określono zmienność wydajności w funkcji różnicy temperatury między zasilaniem a powrotem czynnika obiegowego. Stwierdzono, że w badanych warunkach analizy cyklów pracy pompy ciepła, konieczna jest modyfikacja odbioru energii z górnego źródła.The paper contains an analysis of heating efficiency for lower and upper heat sources, which work with compressor-type heat pump. The researchers determined efficiency variability in the function of temperature difference between circulating medium supply and return. It was proved that in the examined conditions of heat pump working cycle analysis it is requisite to modify the system for receiving energy from upper source

Proekologiczne rozwiązania energetyczne, minimalizujące wykorzystanie paliw kopalnych w obiektach pod osłonami

The paper, based on the materials of the Main Statistical Office, presents a present state of use of renewable energy sources in the Polish power industry. Moreover, based on the available data, the amount of energy used for roofed production was estimated (heat, electric energy). Additionally, the amount of emission to atmosphere of hazardous substances (sulphur oxides, lead oxides, carbon dioxide and carbon oxide, dust and benzo(a) piren) was determined. Based on the available literature, technical solutions, which are analysed in various scientific centres, which aim at decrease of fuel consumption, were presented. A detailed analysis focused on the possibility of substituting fossil fuel with another heat source, effectiveness of energy use, increase of insulation ability of the facility roof and modification of greenhouses structures. From among the available energy sources, problems and its possible use in horticultural production were presented. The following energy sources were analysed: geothermal energy, sun and wind energy, biomass, heat pump; co-generative system (triple co-generative). Also barriers and possibilities of use of own boiler house and heat from central heating grid as energy source were analysed.W pracy, w oparciu o materiały GUS, przedstawiono aktualny stan wykorzystania odnawialnych źródeł energii w polskiej energetyce. Opierając się również na ogólnodostępnych danych, oszacowano ilość energii wykorzystanej na potrzeby produkcji pod osłonami (ciepło, energia elektryczna). Określono także ilość emisji do atmosfery substancji szkodliwych (tlenki siarki, tlenki ołowiu, dwutlenek i tlenek węgla, pył oraz benzo(a)piren). Na bazie dostępnej literatury przedstawiono rozwiązania techniczne analizowane w różnych ośrodkach naukowych, mające na celu zmniejszenie zużycia paliw. Szczegółową analizę skoncentrowano wokół: możliwości zastępowanie paliwa kopalnego innym źródłem ciepła, efektywności wykorzystania energii, zwiększenia izolacyjności osłony obiektu oraz modyfikacji konstrukcji obiektów szklarniowych. Spośród dostępnych źródeł energii odnawialnej przedstawiono problemy i potencjalne możliwości jej stosowania w produkcji ogrodniczej. Analizie poddano następujące źródła energii: energię geotermalną, energię słońca i wiatru, biomasę, pompę ciepła, układ kogeneracyjny (trójkogeneracjny). Analizie poddano również bariery i możliwości w wykorzystaniu jako źródło energii kotłownię własną oraz ciepło z sieci centralnego ogrzewania

Analiza wykorzystania energii slonecznej do ogrzewania obiektow pod oslonami

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń związanych z możliwością ogrzewania obiektów pod osłonami z wykorzystaniem energii słonecznej. Analizowane systemy grzewcze, oprócz standardowego kotła grzewczego, zawierały kolektory słoneczne oraz zbiornik akumulujący nadmiar energii cieplnej powstałej w ciągu dnia. Przeanalizowano powierzchnię kolektorów, pojemność akumulatora ciepła, uzależnionych od czasowej zmienności intensywności energii słonecznej, zmianą emisji substancji szkodliwych emitowanych do atmosfery oraz okres zwrotu zwiększonych nakładów inwestycyjnych poniesionych na budowę analizowanego systemu ogrzewania.The paper presents the results of calculations related to the possibility of heating objects under covers with the use of solar energy. The analysed heating systems, beside a standard heating boiler, consisted of solar collectors and a reservoir accumulating the surplus thermal energy produced during a day. The following parameters were subject to analysis: the collectors area and the thermal accumulator capacity that were dependent on variation of the solar energy intensity with time, changes of emission of harmful substances into atmosphere, the return period of higher investment costs per building of the analysed heating system