Simulation analysis of work of PTSA adsorption unit for carbon dioxide separation from flue gas

W prezentowanej pracy została przedstawiona technologia separacji dwutlenku węgla ze spalin kotłowych wykorzystująca proces adsorpcji bazujący na zdolności sorbentu do selektywnego pochłaniania składników mieszanin gazowych. Technologia ta, zwana postcombustion, jest połączeniem metody adsorpcji zmiennociśnieniowej i zmiennotemperaturowej (metoda PTSA) i stanowi elastyczną technikę, mogącą znaleźć zastosowanie w istniejących już blokach energetycznych. Jednostka PTSA do wychwytu CO2 została opracowana jako model matematyczny przy wykorzystaniu oprogramowania IPSE-pro firmy SimTech, który to model umożliwił przeprowadzenie symulacji numerycznych. Celem wykonanych obliczeń symulacyjnych było określenie warunków pracy układu PTSA, w szczególności określono wpływ temperatury i ciśnienia spalin na proces adsorpcji, wpływ ciśnienia desorpcji na zapotrzebowanie na sorbent, a także wpływ parametrów czynnika grzejnego na proces desorpcji oraz ustalono optymalne parametry pracy układu separacji.This paper presents one of the post-combustion methods of capturing carbon dioxide. The basics of adsorption process are shown, and the adsorption model PTSA is presented. The PTSA model is a combination of two different methods of separation: Pressure Swing Adsorption (PSA) and Temperature Swing Adsorption (TSA). The standard library from IPSE-pro software does not include a model for the separation unit, therefore is why a mathematical model was developed and imported to the IPSE-pro. Carried out simulations are designed to analyze the work conditions of the PTSA. This study focuses on three effects: the temperature and gas pressure effect on the process of adsorption, desorption pressure effect on the demand for sorbent and the parameters of a heating medium effect on the desorption process. Justified values of parameters of the separation units are defined. Experimental work is conducted by using synthetic 5A zeolite. The adsorption process in the PTSA system is operated with temperature and pressure corresponding to the temperature and pressure of the flue gas, which is introduced to capture units. In the first stage of the simulation, tests are conducted. The tests are to determine the parameters of flue gas, which allows reducing requirements on the sorbent and reducing the energy required to regenerate the sorbent. After the adsorption process, sorbent along with adsorbed CO2 is subjected to the regeneration process, in which carbon dioxide is released from the surface and pores of the sorbent. Regeneration of the sorbent allows restoring the original sorption properties of the sorbent and thus it can be used in subsequent cycles. The temperature, in which the desorption process takes place has a significant meaning and the heat source can be derived from a steam turbine. The next stage of this study is to examine the effect of pressure and temperature of the heating steam on the demand for the sorbent and desorption heat. Extraction steam is used to carry out the regeneration of sorbent

Coherent structures and transport of temperature variance and oscillatory heat fluxes in a stimulated round jet

The paper deals with heat transfer processes taking place in the near flow region of axisymmetric free jet in the presence of coherent motion stimulated by acoustic wave. The parameters selected for qualitative and quantitative analysis were the temperature variance and coherent as well as oscillatory heat fluxes. Temperature variance was treated as a measure of intensity of heat transport while heat fluxes described spatial characteristics of the heat transfer processes. Analysis of transport equations of the above quantities should explain the physics of heat transfer realised in the presence of coherent structures.Struktury koherentne i transport wariancji temperatury oraz oscylacyjnych strumieni ciepła w strudze kołowej. W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalnej analizy procesów transportu ciepła zachodzących w początkowym obszarze osiowosymetrycznej strugi swobodnej w obecności struktur koherentnych stymulowanych polem akustycznym. Przyjęto, że parametrami, przy pomocy których można w sposób jakościowy i ilościowy opisać zachodzące w przepływie procesy są wariancja temperatury i oscylacyjne strumienie ciepła. Wariancja temperatury może być bowiem traktowana jako miara intensywności transportu ciepła, podczas gdy strumienie ciepła opisują jego przemieszczanie się w obszarze przepływu. Uzyskane na drodze eksperymentalnej przestrzenne rozkłady obu wielkości fizycznych, uzupełnione fizykalną analizą ich równań transportu, pozwoliły na rozpoznanie procesów przemieszczania się ciepła w przepływie w obecności struktur koherentnych