Preparation and thermal properties of mineral-supported polyethylene glycol as form-stable composite phase change materials (CPCMs) used in asphalt pavements

Tis work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51704040, 51778071, 51608058), the Scientifc Research Project of Hunan Provincial Department of Education for Excellent Young Scholars (16B007), Open Fund of Key Laboratory of Special Environment Road Engineering of Hunan Province (Changsha University of Science & Technology, kf160501), and Open Fund of Key Laboratory of Biohydrometallurgy, Ministry of Education (Central South University, MOEKLB1708)

Empirical investigation to explore potential gains from the amalgamation of Phase Changing Materials (PCMs) and wood shavings

The reduction of gained heat, heat peak shifting and the mitigation of air temperature fluctuations are some desirable properties that are sought after in any thermal insulation system. It cannot be overstated that these factors, in addition to others, govern the performance of such systems thus their effect on indoor ambient conditions. The effect of such systems extends also to Heating, Ventilation and Air-conditioning (HVAC) systems that are set up to operate optimally in certain conditions. Where literature shows that PCMs and natural materials such as wood-shavings can provide efficient passive insulation for buildings, it is evident that such approaches utilise methods that are of a degree of intricacy which requires specialist knowledge and complex techniques, such as micro-encapsulation for instance. With technical and economic aspects in mind, an amalgam of PCM and wood-shavings has been created for the purpose of being utilised as a feasible thermal insulation. The amalgamation was performed in the simplest of methods, through submerging the wood shavings in PCM. An experimental procedure was devised to test the thermal performance of the amalgam and compare this to the performance of the same un-amalgamated materials. Comparative analysis revealed that no significant thermal gains would be expected from such amalgamation. However, significant reduction in the total weight of the insulation system would be achieved that, in this case, shown to be up to 20.94%. Thus, further reducing possible strains on structural elements due to the application of insulation on buildings. This can be especially beneficial in vernacular architectural approaches where considerably large amounts and thicknesses of insulations are used. In addition, cost reduction could be attained as wood shavings are significantly cheaper compared to the cost of PCMs

Systematyka i kryteria doboru czynnika roboczego układu ORC dla określonych zasobów ciepła odpadowego

Increasing the efficiency of technological processes is considered as an important element of sustainable development concept in the decrease in greenhouse gas emissions and renewable energy utilization. The following paper reaches out against the market demands, showing ways of contributing into this trend. In technological processes, waste heat energy is often an unsolved problem. Attempts of utilizing that heat, especially in petrochemical industry, have come across many problems, such as low egzergy level, great dispersement, wide parameter range and the cost-efficiency of potential modernization. One of promising technologies of utilizing this heat is through Organic Rankine Cycle (ORC) system implementation. The following paper shows a global approach into the problem of achieving maximum efficiency of ORC. A complex review of thermodynamic fluids, available for use in ORC has been prepared, the fluids has been described in terms of temperature source range, safety of use, price and environmental impact. Guidelines in designing ORC, based on experience in introducing unconventional solutions in industry, are described. According to the results acquired, choosing these installations for excessive heat utilization enables not only an increase in efficiency of technological processes but also elevates the proecological image of the company.Poprawa sprawności energetycznej procesów technologicznych stanowi obecnie – obok ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i wykorzystania alternatywnych źródeł do produkcji energii – najważniejszy element idei zrównoważonego rozwoju. Niniejsza praca wychodzi naprzeciw rynkowym oczekiwaniom. wskazując możliwości wpisania się w ten trend. W procesach technologicznych ciepło odpadowe stanowi nie zawsze do końca rozwiązany problem. Zagospodarowanie tego ciepła. szczególnie w przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym, napotyka na wiele trudności związanych z niską egzergią, znacznym rozproszeniem, dużym zróżnicowaniem parametrów i opłacalnością potencjalnej modernizacji. Jedną z obiecujących technologii utylizacji tego ciepła jest zastosowanie układu ORC. Niniejsza praca przedstawia globalne podejście do problemu uzyskania optymalnej sprawności układów ORC. z uwzględnieniem sprawności termodynamicznej. Przeprowadzono kompleksowy przegląd czynników termodynamicznych. możliwych do zastosowania w układzie ORC ze względu na zakres temperatury źródeł, bezpieczeństwo, cenę i ochronę środowiska. Stanowi ona zbiór ogólnych wytycznych przy wykorzystaniu literatury przedmiotu i doświadczenia badawczego zdobytego przy projektowaniu dla zakładów przemysłowych niekonwencjonalnych rozwiązań dotyczących zagospodarowania zasobów energii odpadowej. Jak się oczekuje. wykorzystanie instalacji do zagospodarowania energii odpadowej zapewni nie tylko poprawę wydajności procesów technologicznych. ale również poprawi proekologiczny wizerunek przedsiębiorstwa

Automation of the efficiency calculation process for different thermodynamic variants of the orc systems

Artykuł poświęcony jest opisowi możliwości automatyzacji podstawowych obliczeń w procesie projektowania instalacji na bazie układów ORC. Już na etapie początkowym projektu niezbędne jest prawidłowe oszacowanie możliwości związanych z parametrami źródła dostępnej energii oraz dokonanie wyboru odpowiednich wariantów pracy układów. Każdorazowe wykonywanie schematycznego procesu obliczeń w stosunku do każdego spośród dużej ilości potencjalnych, dostępnych na rynku, czynników roboczych może być nie tylko czasochłonne ale też problematyczne, ze względu na dużą różnorodność baz czynników, poziomów odniesienia ich parametrów oraz konieczność poszukiwań w różnych źródłach. Istniejące aktualnie na rynku oprogramowanie zoptymalizowane jest pod kątem podstawowego dotychczas zadania jakim były obliczenia stosowane w chłodnictwie. Istnieje zatem realne zapotrzebowanie na oprogramowanie zoptymalizowane pod kątem układów ORC, pozwalające w szybki i prosty sposób ocenić parametry takie jak sprawność projektowanego układu, parametry potrzebne do doboru wymienników, skraplaczy, czy turbin. Zaprezentowany program obliczeniowy ORCcalc ma w założeniu być odpowiedzią na to zapotrzebowanie. Dzięki zastosowaniu oprogramowania można zaoszczędzić czas i efektywniej przeprowadzać analizę wielu wariantów jednocześnie, biorąc jako kryterium np. sprawność projektowanego układu.The article describes a potential possibility of automating the calculation process in ORC-based system design. At an early stage of the project it is necessary to correctly estimate the values associated with parameters of the available energy sources and the selection of appropriate options of the working system. Performing the schematic calculation process for every potential working fluid available on the market may not only be time-consuming but also may prove difficult because of a wide range of fluid databases, their performance benchmarking and a necessity of a wide-spread search. The software currently existing on the market is optimized for basic tasks implemented in the calculation of cooling processes. Therefore, there is need for an ORC-optimized software, allowing quick and easy evaluation of parameters such as efficiency of the proposed system, the parameters needed for the selection of heat exchangers, condensers, and turbines. The ORCcalc software presented in this manuscript is a response to this demand. The use of this software allows time-saving and an effective analysis of many configurations simultaneously, choosing different criteria i.e. efficiency of the proposed system

Modern methods of thermochemical biomass conversion into gas, liquid and solid fuels

Wykorzystanie biomasy do produkcji ciepła w procesach bezpośredniego spalania lub współspalania z węglem, polegające na konwersji zawartej w niej energii chemicznej związków węgla, wodoru i tlenu w energię cieplną w kotłach, jest jednocześnie najtańszym, lecz - zdaniem wielu ekspertów - najmniej efektywnym i ekonomicznie najmniej opłacalnym rozwiązaniem. W przypadku łącznej produkcji energii cieplnej i elektrycznej w elektrociepłowniach opalanych biomasą (drewnem, słomą, surowcem z plantacji energetycznych, RDF-em itd.) nakłady inwestycyjne są trochę wyższe, ale dzięki spalaniu fluidyzacyjnemu, kogeneracyjnym układom skojarzonym, trigeneracji, układom ORC itd. sprawność konwersji rośnie, a także poprawia się efekt ekonomiczny i ekologiczny. Najkorzystniejszą jednak, zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i technicznego, metodą przetworzenia biomasy jest jej częściowe utlenienie, zgazowanie i piroliza pod kątem produkcji paliw płynnych, z ewentualnym wykorzystaniem syntezy Fischer-Tropscha, uwodornienia i hydrokrakingu w odniesieniu do produktów termicznego rozkładu biomasy. Niniejszy artykuł zawiera przegląd obecnie stosowanych, nowoczesnych technologii wykorzystujących te procesy do produkcji biopaliw gazowych, ciekłych i stałych.Biomass utilization through direct- or co-combustion with coal, based on coal, hydrogen and oxygen compounds’ chemical energy conversion into heat in boilers, is simultaneously the cheapest and - according to experts - economically least effective solution. In case of heat and electricity production in cogeneration process in biomass fueled heat and power stations (wood, straw, energetic plants, RDF etc.), investment costs are little higher, but considering fluidized combustion, combined heat and power (CHP) cogeneration systems, combined heating cooling and power generation (CHCP) trigeneration systems, ORC systems etc. the efficiency increases as well as the economical and ecological effects improve. Therefore, the most effective economical, and technical alike, methods of biomass conversion are: partial oxidation, gasification, thermal decomposition (pyrolisis) and biocarbonization processes. This paper includes review of present modern technologies taking advantage of these processes in gas, liquid and solid fuels production

Optimization of temeperature, concentrations and types of solutions in silicon photovoltaic solar cells and modules recycling

Producenci modułów PV stosują ogniwa monokrystaliczne i polikrystaliczne krzemowe, wyprodukowane w różnej technologii, a tym samym różniące się między sobą. Różnice widoczne są zwłaszcza dla kontaktów elektrycznych. Producenci ogniw wykonują metalizację z zastosowaniem past Al, Ag lub przy jednoczesnym użyciu Al/Ag. Najwłaściwszym podejściem jest dążenie do opracowania uniwersalnych mieszanin trawiących, będących w stanie usuwać poszczególne warstwy z ogniw, w tym: metalizację, warstwę ARC i złącze p-n. Aby zmniejszyć koszty prowadzonej obróbki chemicznej, należy do minimum ograniczyć ilość stosowanych substancji do przygotowania kompozycji trawiących. Większa ilość i różnorodność użytych odczynników zwiększa problem późniejszego zagospodarowania, unieszkodliwienia, recyklingu stosowanych mieszanin trawiących. Podczas wyboru substancji i przygotowania mieszanin należy wziąć pod uwagę wskaźniki związane nie tylko z wydajnością, ekonomicznością, ale także rozszerzyć je o wskaźniki bezpieczeństwa i oddziaływania na środowisko. Należy dążyć również do częściowej lub całkowitej automatyzacji etapu obróbki chemicznej w procesie recyklingu modułów PV. W artykule przedstawiono wyniki dotychczasowych badań nad opracowaniem optymalnej mieszaniny trawiącej.Photovoltaic solar modules manufacturers use monocrystalline and polycrystalline silicon solar cells, produced in different technologies, which - in the effect - vary between them. Differences are evident particularly for metallization. When making crystalline Si solar cells, Al, Ag metallization and Ag/Al are widely used in order to reduce the electrical resistance of the contact fingers. For the reusability of silicon crystalline solar cells from the used or damaged modules the most important stage, due to requested high quality of materials - is chemical treatment. The process regimes had to be developed in such a way that the high electric properties of the silicon were conserved. In case of crystalline silicon cells, the metallization, antireflective coating and p/n-junction could be removed subsequently by etching. Consequently there is no universal recipe which could be applied generally. The etching recipes have to be adapted to different cell technologies. The main point of the chemical treatment of the thermally separated solar cells and of solar silicon wastes lies in the development of resources protection and environmentally-friendly cleaning processes. The organization of the process conditions arises as a scientific aim from it in line with the economy of the disposal of the applied chemicals. In this article the results of the newer etching mixtures examinations for the silicon crystalline cells have been presented

A review of methods of utilizing crude glycerine phase from biodiesel production

Zagospodarowanie fazy glicerynowej - produktu odpadowego, powstającego podczas wytwarzania estrów metylowych oleju rzepakowego (RME - Rapeseed Methyl Esters), jest ważnym elementem wspierającym produkcję biopaliw zarówno w aspekcie ekonomicznym, jak i ekologicznym. Rafinerie wytwarzające biodiesla na skalę przemysłową stosują najczęściej technologie oczyszczania fazy glicerynowej do postaci czystej gliceryny, możliwej do zastosowania w przemyśle kosmetycznym, spożywczym czy farmaceutycznym. Oczekiwana skala produkcji biodiesla będzie oznaczać jednak bardzo wysoki poziom wytwarzania fazy glicerynowej, której nie będą w stanie zagospodarować wspomniane sektory gospodarki. Niezmiernie ważne jest więc zaproponowanie efektywnych metod wykorzystania tego odpadu, w tym zagospodarowania na cele energetyczne, przy jak najmniejszych nakładach związanych z jego przetwarzaniem. Jeszcze trudniejsze, a jednocześnie jeszcze bardziej znaczące w aspekcie ekonomicznym jest efektywne zagospodarowanie fazy glicerynowej w sektorze produkcji indywidualnej biodiesla. Wykorzystanie wartościowych energetycznie odpadów z przetwarzania rzepaku w olej, a następnie w biodiesel jest często warunkiem rentowności całego procesu. W niniejszym artykule przedstawiono najczęściej stosowane rozwiązania oraz dokonano rozważań na temat potencjalnych metod zagospodarowania fazy glicerynowej zwłaszcza w indywidualnej produkcji RME.The utilization of glycerłne phase - a waste substance from RME (Rapeseed Methyl Esters) manufacturing process -is a vital element improving the ecological and economical worthwhileness of tnę whole biodiesel technology. Industrial refmeries most commonly purify and prepare glycerine for pharmaceutical, cosmetic or food production purposes. However, the expected future ratę of biodiesel production will cause a great increase of amount of crude glycerine produced, and the mentioned industries' demand will not be enough to consume this amount of waste. Therefore, it is crucial to further develop different methods of effective glycerine phase utilization, including energetic use of glycerine, requiring as little preparation efforts as possible. Also, it is difficult and, in the same time, very important from an economical point of view, to research methods of glycerine utilization in a household biodiesel production facility. Energetically efficient use of glycerine waste in individual production may have a great impact on the economical balance of the implemented technology. A review of most popular crude glycerine utilization methods and a study on perspectives of glycerine use in a household biodiesel installation have been presented in this paper

Phase change materials for temperature stabilization of road asphalt pavement

W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania lekkiego kruszywa budowlanego modyfikowanego materiałem zmiennofazowym (PCM), jako dodatku do nawierzchni asfaltowej, w celu zwiększenia jej stabilności termicznej przy zachowaniu dotychczasowych właściwości mechanicznych. Cel ten może zostać osiągnięty przez nasączenie porowatych granulek lekkiego kruszywa odpowiednim materiałem zmiennofazowym, co umożliwi magazynowanie określonych ilości ciepła. Dzięki użyciu odpowiedniej ilości materiału PCM można stabilizować temperaturę nawierzchni asfaltowej na określonym poziomie. Przeprowadzono analizę termiczną wybranego materiału PCM (cerezyna) oraz zmodyfikowanego kruszywa (np. keramzyt, pollytag) za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Dzięki tej metodzie określono najważniejsze parametry termofizyczne tych materiałów.The paper presents possibility of using the lightweight aggregate, modified by phase change material (PCM), as an addition to the asphalt road surface in order to increase its thermal stability. This objective can be achieved by saturating pores of the aggregate with suitable PCM which allow to storage large amount of heat. Through the use of the appropriate amount of PCM the temperature of the asphalt road pavement can be stabilized at a certain level. The thermal analysis of the selected PCM (Ceresin) and modified aggregates was performed using differential scanning calorimetry (DSC). This method allows determining the most important thermophysical parameters of these materials

Metody produkcji biopaliw ciekłych na przykładzie biodiesla

The main problem for present fuel producers is how to cover the demand for new, alternative fuels (biofuels) as a substitute or components of traditional fuels. In this purpose the technologies of biofuels production are still being improved. To show how wide the area of research in this field is, authors of this paper have compared various types of biofuel production methods, pointing out the raw materials needed for their synthesis. Conversion processes, which are used to alternative fuel’s production, were also presented. Further in this article authors focus on the more detailed statement and description of today's most popular biodiesel technologies, along with the details of selected parameters and efficiency of installations based on those technologies. This work is a gathering of current knowledge on FAME technology production.Zapewnienie pokrycia zapotrzebowania na nowe, alternatywne źródła energii, które można z powodzeniem wykorzystywać jako substytut bądź dodatek do paliw tradycyjnych, od jakiegoś czasu stanowi główny cel wielu firm zajmujących się ich produkcją. W tym celu opracowano i w dalszym ciągu udoskonala się coraz więcej technologii wytwarzania paliw zastępczych, zwanych biopaliwami. Aby wskazać, jak szeroki obszar obejmują badania w tym zakresie, w niniejszej pracy porównano ze sobą różne rodzaje biopaliw, wskazując surowce potrzebne do ich produkcji oraz procesy konwersji prowadzące do uzyskania poszczególnych produktów. Mając na uwadze rozmiar zagadnienia, w dalszej części artykułu skupiono się na bardziej szczegółowym zestawieniu i opisie najpopularniejszych obecnie technologii produkcji biodiesla wraz z wyszczególnieniem wybranych parametrów pracy oraz wydajności instalacji opartych na tychże technologiach. Praca przybliża aktualny stan wiedzy z zakresu technologii produkcji FAME

Metody produkcji biopaliw ciekłych na przykładzie bioetanolu

Ethanol is used in chemical and food industry, mainly either in the synthesis or as a solvent. The newest application of ethanol is as a fuel. This alcohol, produced on an industrial scale from crop waste, is widely known under the name bioethanol. It could be used as a fuel by itself or in a mixture with gasoline. Today, there are several technologies for bioethanol production known. The relatively simple method of obtaining bioethanol is through the mechanism of fermentation. There is an interest in use and improvement of this and other production mechanisms. Given the increasing demand for alternative fuels, ethanol today is one of the most supported research and implementation issues in the fuel sector. This paper summarizes the current knowledge on the subject. In this article, data from the largest producers of ethanol in the world and an analysis of use of biofuels in each country are presented. Identified characteristics of bioethanol production and its mechanism for the main technologies of production are presented. The paper contains a forecast on the future use of biofuels – the construction of a new generation of biorefineries.Etanol, poza wykorzystaniem w przemyśle spożywczym oraz chemicznym, gdzie służy jako rozpuszczalnik i substrat syntezowy, w ostatnich czasach zyskał równie ważne zastosowanie w branży paliwowej. Produkowany jest na skalę przemysłową, głównie z substratów nienadających się do spożycia i występuje pod zwyczajową nazwą bioetanol, pełniąc funkcję biopaliwa lub dodawanego do benzyny w różnych proporcjach biokomponentu. Z uwagi na stosunkowo prosty sposób produkcji, wykorzystujący mechanizm fermentacji, znanych jest dziś kilka technologii produkcji bioetanolu, a zainteresowanie ich wykorzystywaniem i ulepszaniem jest wciąż znaczne. Biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na paliwa alternatywne, bioetanol jest dziś jednym z najbardziej nośnych tematów badawczych i wdrożeniowych w sektorze paliwowym. Niniejsza praca stanowi podsumowanie dotychczasowej wiedzy w tym temacie. Przytoczono w niej dane, dotyczące największych producentów etanolu i bioetanolu na świecie oraz analizę wykorzystania tego biopaliwa w poszczególnych krajach. Wskazano charakterystykę samego bioetanolu, mechanizm jego produkcji i schematycznie przedstawiono najważniejsze technologie produkcji. Praca zawiera również opis najbardziej prawdopodobnego przyszłego wykorzystania biopaliw – budowę biorafinerii nowej generacji