Numeric simulation of the air flow in the apparatus for erosion wear testing

W artykule opisano analizę numeryczną rozpływu gazu oraz obliczenia cieplne, przeprowadzone w celu zaprojektowania aparatu do badań zużycia erozyjnego powierzchni metodą wykorzystującą zasadę dmuchawy Mackensena. Przeprowadzone symulacje CFD (Computational Fluid Dynamic) umożliwiają wyznaczenie pola prędkości i ciśnienia w otoczeniu próbki badanego materiału oraz spadek ciśnienia w dyszy aparatu. Badania symulacyjne przeprowadzono dla przepływu w temperaturze otoczenia oraz warunków wysokotemperaturowych.The article presents the numeric analysis of the flow of gas and the heat calculations performed to allow design of the apparatus for erosion wear testing of the surfaces with use of Mackensens fan method. The CFD (Computational Fluid Dynamic) simulations were performed allowing the determination of the velocity and pressure field in the proximity of the tested sample and the drop of the pressure in the jet of the apparatus. The simulation testing were performed for the flow in the room temperature and in the high-temperature condition

A simulation of a radiated heat exchanger for application in an apparatus for erosion wear testing

W artykule przedstawiono obliczenia modelowe opromieniowanego wymiennika ciepła przeznaczonego do podgrzewania powietrza zasilającego dysze aparatu, służącego do badania odporności na ścieranie materiałów konstrukcyjnych w podwyższonych temperaturach. Przedstawiono uproszczony model wymiennika, którego wyniki porównano z symulacją numeryczną 3D uwzględniającą zarówno wymianę ciepła przez promieniowanie, jak i konwekcję swobodną. Wyniki otrzymane z obliczeń modelowych stanowiły podstawę do zaprojektowania instalacji wyposażonej w odpowiedni wymiennik ciepła, który będzie podgrzewał powietrze do 650°C.The article presents the model calculation of the radiated heat exchanger intended for the heating of the air supplied to the jets of an apparatus used for testing the resistance of construction materials to scrubbing in the increased temperature. The simplified model of the exchanger is presented, and the outcomes of the calculations are compared to the 3D numeric simulation considering the heat exchange by both radiation and free convection. The results from the computer calculations were a basis for the design of the plant with a proper exchanger that will heat the air up to the 650°C

Analysis of air properties in heat recovery systems

W artykule opisano stanowisko do badań urządzeń do odzysku ciepła stosowanych w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych budynków. Układ badawczy składa się z dwóch komór kalorymetrycznych przygotowujących powietrze o odpowiednich parametrach symulujących warunki cieplne i wilgotnościowe panujące w pomieszczeniu oraz na zewnątrz budynku. Stanowisko pozwala na wykonywanie testów urządzeń o wydajności do 1000 m3/h przy najniższej temperaturze powietrza zewnętrznego -20°C oraz najniższej efektywności badanego systemu odzysku ciepła na poziomie 40%. Przedstawiono przyjęte założenia, koncepcję systemu, weryfikację przyjętej koncepcji na podstawie rozwiązania numerycznego przepływu powietrza i wymiany ciepła w komorach badawczych (z wykorzystaniem jednego z pakietów CFD) oraz przykładową symulację działania urządzenia z wizualizacją stanu cieplnego i wilgotnościowego powietrza na poszczególnych etapach jego uzdatniania na wykresie psychrometrycznym.The article presents a test stand for heat recovery devices used in indoor ventilation and air conditioning systems. The test system is composed of two calorimetric chambers which prepare air 608 with suitable parameters simulating heat and humidity conditions found both inside and outside the building. The stand allows devices with the performance of 1000 m3/h in the outside temperature of -20°C and the lowest effectiveness of the heat recovery system of 40% to be tested. The article gives an insight into design assumptions, concept of the system and its verification based on numerical solution of the air flow and heat exchange in the test chamber (with the use of one of CFD packages). Additionally, an example of the simulation of the operation of the device is presented along with the visualization of air properties (heat and humidity) at individual stages of its treatment, which are presented on the psychrometric chart

Koncepcja systemu do utrzymywania komfortu cieplnego w budynku wykorzystującego magazynowanie energii w strukturze budynku

The manuscript presents concept of system for keeping thermal comfort in low-energy buildings with the use of the energy storage in the structural elements of the building. The system uses both the daily fluctuations of outdoor air temperature as well solar energy, respectively, to remove the heat gains during summer and compensate heat losses during winter. In order to achieve the required heat capacity with the low temperature difference, it is necessary to provide the sufficiently large heat transfer area and an efficient energy storage system. An effective system capable of providing thermal comfort conditions in a building with acceptable cost requires maximizing heat capacity and heat transfer conditions as well as an enlarged heat transfer area. Providing an acceptable payout time also requires the use of typical structural elements of the building as energy reservoirs. Therefore, it was assumed that the accumulation of the energy should be provided by modified gypsum plasterboards used for drywall construction. Ventilated, multichannel wall plates made of gypsum modified by an admixture of the phase change materiał (PCM) with a melting point close to the temperature of thermal comfort in residential buildings provide a large heat capacity and a relatively stable temperature during processes of energy absorption and emission.Artykuł przedstawia koncepcję systemu utrzymującego komfort cieplny w budynku energooszczędnym wykorzystującego magazynowanie ciepła w strukturze obiektu budowlanego. System wykorzystuje dzienne wahania temperatury i energię słoneczną do usuwania zysków ciepła latem i kompensowania strat zimą. W celu osiągnięcia wymaganej pojemności cieplnej systemu przy niewielkich zmianach temperatury, konieczne jest zapewnienie wystarczającej powierzchni wymiany ciepła i wydajnego systemu magazynowania energii. Efektywny system, umożliwiający uzyskanie komfortu cieplnego przy akceptowalnym okresie zwrotu, wymaga zmaksymalizowania pojemności cieplnej, współczynnika wnikania oraz powierzchni wymiany ciepła. Zapewnienie możliwie krótkiego czasu amortyzacji systemu wymaga również wykorzystania typowych elementów konstrukcji budynku jako magazynów energii. W rozwiązaniu przyjęto, że akumulacja energii jest zapewniona przez zmodyfikowane płyty gipsowe wykorzystywane do suchej zabudowy. Wentylowana, wielokanałowa płyta ścienna wykonana z gipsu zmodyfikowanego przez dodatek materiału zmienno-fazowego (PCM - ang. Phase Change Material) o temperaturze topnienia zbliżonej do temperatury komfortu cieplnego w budynku mieszkalnym, zapewnia wymaganą pojemność cieplną, dużą powierzchnię wymiany ciepła i niewielką różnicę temperatury podczas pochłaniania i oddawania energii