Skip to main content

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Tests of a Steam Piston Engine Under Supercritical Conditions

verfasst von : Janusz Wełnowski, Damian Wełnowski, Tomasz Topoliński, Józef Flizikowski, Adam Mroziński

Erschienen in: Renewable Energy Sources: Engineering, Technology, Innovation

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The purpose of the tests is smart growth of a micro combined heat and power plant, intended to be fed with biogas, biomass or any other type of fuel (an aspect to be taken into account in the developmental stage of a prototype) with an impulse piston steam engine, power generator or a water brake (modelling, simulating, substituting workloads). The research system included the following units: an inductive supercritical steam generator (eventually replaced with a steam boiler fed with biogas, biomass or any other solid or liquid fuel), a piston steam engine fed with steam of supercritical parameters with a patented steam-supply system including an impulse injection valve, a power generator (interchangeably with water brake), a steam generation system.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Dowkontt, J.: Teoria silników cieplnych. WKiŁ, Warszawa (1973) Dowkontt, J.: Teoria silników cieplnych. WKiŁ, Warszawa (1973)
2.
Zurück zum Zitat Zagórski, J.: Zarys techniki cieplnej. WNT, Warszawa (1971) Zagórski, J.: Zarys techniki cieplnej. WNT, Warszawa (1971)
3.
Zurück zum Zitat Ochęduszko, S.: Termodynamika stosowana. WNT, Warszawa (1970) Ochęduszko, S.: Termodynamika stosowana. WNT, Warszawa (1970)
4.
Zurück zum Zitat Szargut, J.: Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa (1991) Szargut, J.: Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa (1991)
5.
Zurück zum Zitat Staniszewski, B.: Termodynamika. PWN, Warszawa (1982) Staniszewski, B.: Termodynamika. PWN, Warszawa (1982)
6.
Zurück zum Zitat Knizia, K.: Die thermodynamik des Dampkraftprozesses. Springer Verlag, Berlin (2010) Knizia, K.: Die thermodynamik des Dampkraftprozesses. Springer Verlag, Berlin (2010)
7.
Zurück zum Zitat Golec, T., Rakowski, J., Świrski, J.: Perspektywy postępu technicznego w wytwarzaniu energii elektrycznej przy wykorzystaniu węgla kamiennego, węgla brunatnego oraz gazu ziemnego z uwzględnieniem efektu środowiskowego. Instytut Energetyki, Warszawa (2003) Golec, T., Rakowski, J., Świrski, J.: Perspektywy postępu technicznego w wytwarzaniu energii elektrycznej przy wykorzystaniu węgla kamiennego, węgla brunatnego oraz gazu ziemnego z uwzględnieniem efektu środowiskowego. Instytut Energetyki, Warszawa (2003)
8.
Zurück zum Zitat Li, X., Kininmont, D., Le Pierres, R., Dewson, S.J.: Alloy 617 for the high temperature diffusion—bonded compact heat exchangers. Proceedings of ICAPP 2008, Anaheim, CA USA, June 8–12 (2008) Li, X., Kininmont, D., Le Pierres, R., Dewson, S.J.: Alloy 617 for the high temperature diffusion—bonded compact heat exchangers. Proceedings of ICAPP 2008, Anaheim, CA USA, June 8–12 (2008)
9.
Zurück zum Zitat Flizikowski, J., Mroziński, A., Tomporowski, A.: Active monitoring as cognitive control of grinders design. AIP Conf. Proc. 1822, 020006 (2017)CrossRef Flizikowski, J., Mroziński, A., Tomporowski, A.: Active monitoring as cognitive control of grinders design. AIP Conf. Proc. 1822, 020006 (2017)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Flizikowski, J, Topoliński, T, Opielak, M, Tomporowski, A, Mroziński, A.: Research and analysis of operating characteristics of energetic biomass micronizer. Eksploatacja i Niezawodność—Maintenance and Reliability, vol. 17, no 1, str. 19–26 (2015) Flizikowski, J, Topoliński, T, Opielak, M, Tomporowski, A, Mroziński, A.: Research and analysis of operating characteristics of energetic biomass micronizer. Eksploatacja i Niezawodność—Maintenance and Reliability, vol. 17, no 1, str. 19–26 (2015)
11.
Zurück zum Zitat Rataj, Z.L., Walewski, A.W., Wojnar, W.B.: Badania oraz wariantowa analiza techniczna rozwiązań koncepcyjnych kotłów pyłowych na parametry nadkrytyczne z paleniskiem niskoemisyjnym—wybór technologii odsiarczania i odazotowania spalin, oraz utylizacji odpadów paleniskowych. Politechnika Śląska, IMUE, Gliwice (1998) Rataj, Z.L., Walewski, A.W., Wojnar, W.B.: Badania oraz wariantowa analiza techniczna rozwiązań koncepcyjnych kotłów pyłowych na parametry nadkrytyczne z paleniskiem niskoemisyjnym—wybór technologii odsiarczania i odazotowania spalin, oraz utylizacji odpadów paleniskowych. Politechnika Śląska, IMUE, Gliwice (1998)
12.
Zurück zum Zitat Kotlicki, T., Pawlik, M.: Innowacyjne technologie węglowe dla ograniczenia emisji CO2. Rynek Energii nr 3 (2011) Kotlicki, T., Pawlik, M.: Innowacyjne technologie węglowe dla ograniczenia emisji CO2. Rynek Energii nr 3 (2011)
13.
Zurück zum Zitat Kacejko, P.: Inżynieria elektryczna i informatyczna w nowych technologiach elektroenergetycznych. Nowoczesna Edukacja, Lublin (2011) Kacejko, P.: Inżynieria elektryczna i informatyczna w nowych technologiach elektroenergetycznych. Nowoczesna Edukacja, Lublin (2011)
14.
Zurück zum Zitat Skorek, J., Kalina, J.: Gazowe układy kogeneracyjne. WNT, Warszawa (2005) Skorek, J., Kalina, J.: Gazowe układy kogeneracyjne. WNT, Warszawa (2005)
15.
Zurück zum Zitat Piętak, A.: Studium możliwości wykorzystania silników o obiegu Stirlinga do kogeneracyjnych agregatów zasilanych biopaliwami. IMP PAN, tom 33 Gdańsk (2013) Piętak, A.: Studium możliwości wykorzystania silników o obiegu Stirlinga do kogeneracyjnych agregatów zasilanych biopaliwami. IMP PAN, tom 33 Gdańsk (2013)
16.
Zurück zum Zitat Fu, J., Liu, J., Ren, C., Wang, L., Deng, B., Xu, Z.: An open steam power cycle used for IC engine exhaust gas energy recovery. Energy 44, 544–554 (2012)CrossRef Fu, J., Liu, J., Ren, C., Wang, L., Deng, B., Xu, Z.: An open steam power cycle used for IC engine exhaust gas energy recovery. Energy 44, 544–554 (2012)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Fu, J., Liu, J., Ren, C., Xu, Z., Ren, C., Deng, B.: A combined thermodynamic cycle based on methanol dissociation for IC (internal combustion) engine exhaust heat recovery. Energy 55, 778–786 (2013)CrossRef Fu, J., Liu, J., Ren, C., Xu, Z., Ren, C., Deng, B.: A combined thermodynamic cycle based on methanol dissociation for IC (internal combustion) engine exhaust heat recovery. Energy 55, 778–786 (2013)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Ayhan, V.: Theoretical and experimental investigation of diesel engine with steam injection system on performance and emission parameters. Appl. Therm. Eng. 54, 161–170 (2013)CrossRef Ayhan, V.: Theoretical and experimental investigation of diesel engine with steam injection system on performance and emission parameters. Appl. Therm. Eng. 54, 161–170 (2013)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Hassan, M.H.: Technologies to recover exhaust heat from internal combustion engines. Renew. Sustain. Energy Rev. 16, 5649–559 (2012)CrossRef Hassan, M.H.: Technologies to recover exhaust heat from internal combustion engines. Renew. Sustain. Energy Rev. 16, 5649–559 (2012)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Parlak, A.: Investigation of the effects of steam injection on performance and emissions of a diesel engine fuelled with tobacco seed oil methyl ester. Fuel Process. Technol. 116, 101–109 (2013)CrossRef Parlak, A.: Investigation of the effects of steam injection on performance and emissions of a diesel engine fuelled with tobacco seed oil methyl ester. Fuel Process. Technol. 116, 101–109 (2013)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Wang, T., Zhang, Y., Shu, C.: A review of researches on thermal exhaust heat recovery with Rankine cycle. Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 2862–2871 (2011)CrossRef Wang, T., Zhang, Y., Shu, C.: A review of researches on thermal exhaust heat recovery with Rankine cycle. Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 2862–2871 (2011)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Franco, A., Diaz, A.R.: The future challenges for clean coal technologies: joining efficiency increase and pollutant emission control. Energy 34, 348–354 (2008)CrossRef Franco, A., Diaz, A.R.: The future challenges for clean coal technologies: joining efficiency increase and pollutant emission control. Energy 34, 348–354 (2008)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Garcia, R.F.: Efficiency enhancement of combined cycles by suitable working fluids and operating conditions. Appl. Therm. Eng. 42, 25–33 (2012)CrossRef Garcia, R.F.: Efficiency enhancement of combined cycles by suitable working fluids and operating conditions. Appl. Therm. Eng. 42, 25–33 (2012)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Wenzhi, G., Junmeng, Z., Guanghua, B., Liming, F.: Performance evaluation and experiment system for waste heat recovery of diesel engine. Energy 55, 226–235 (2013)CrossRef Wenzhi, G., Junmeng, Z., Guanghua, B., Liming, F.: Performance evaluation and experiment system for waste heat recovery of diesel engine. Energy 55, 226–235 (2013)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Vaja, I., Gambarotta, A.: Internal Combustion Engine (ICE) bottoming with Organic Rankine Cycles (ORCs). Energy 35, 1084–1093 (2010)CrossRef Vaja, I., Gambarotta, A.: Internal Combustion Engine (ICE) bottoming with Organic Rankine Cycles (ORCs). Energy 35, 1084–1093 (2010)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Schuster, A., Karellas, S., Aumann, R.: Efficiency optimization potential in supercritical Organic Rankine Cycles. Energy 35, 1033–1039 (2010)CrossRef Schuster, A., Karellas, S., Aumann, R.: Efficiency optimization potential in supercritical Organic Rankine Cycles. Energy 35, 1033–1039 (2010)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Lewandowski, M.: Proekologiczne źródła energii odnawialnej. WNT, Warszawa (2002) Lewandowski, M.: Proekologiczne źródła energii odnawialnej. WNT, Warszawa (2002)
28.
Zurück zum Zitat Pikoń, K., Stelmach, S.: Współczesne problemy energetyki. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, Gliwice (2013) Pikoń, K., Stelmach, S.: Współczesne problemy energetyki. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, Gliwice (2013)
29.
Zurück zum Zitat Rataj, Z.L., Walewski, A.W., Wojnar, W.B.: Badania oraz wariantowa analiza techniczna rozwiązań koncepcyjnych kotłów pyłowych na parametry nadkrytyczne z paleniskiem niskoemisyjnym—wybór technologii odsiarczania i odazotowania spalin, oraz utylizacji odpadów paleniskowych. Politechnika Śląska, IMUE, Gliwice (1998) Rataj, Z.L., Walewski, A.W., Wojnar, W.B.: Badania oraz wariantowa analiza techniczna rozwiązań koncepcyjnych kotłów pyłowych na parametry nadkrytyczne z paleniskiem niskoemisyjnym—wybór technologii odsiarczania i odazotowania spalin, oraz utylizacji odpadów paleniskowych. Politechnika Śląska, IMUE, Gliwice (1998)
30.
Zurück zum Zitat Chochowski, A.: Energia. Difin, pp. 86–87 (2012) Chochowski, A.: Energia. Difin, pp. 86–87 (2012)
31.
32.
Zurück zum Zitat Paska, J.: Wytwarzanie energii elektrycznej. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa (2005) Paska, J.: Wytwarzanie energii elektrycznej. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa (2005)
33.
Zurück zum Zitat Zandian, A., Ashjaee, M.: The thermal efficiency improvement of a steam Rankine cycle by innovative design of a hybrid cooling tower and a solar chimney concept. Renew. Energy 51, 465–473 (2013) Zandian, A., Ashjaee, M.: The thermal efficiency improvement of a steam Rankine cycle by innovative design of a hybrid cooling tower and a solar chimney concept. Renew. Energy 51, 465–473 (2013)
34.
Zurück zum Zitat Shipley, A., Hampson, A., Hedman, B., Garland, P., Bautista, P.: Combined heat and power effective energy solutions for a sustainable future. Elsevier, Energy Efficiency and Renewable Energy (2008) Shipley, A., Hampson, A., Hedman, B., Garland, P., Bautista, P.: Combined heat and power effective energy solutions for a sustainable future. Elsevier, Energy Efficiency and Renewable Energy (2008)
35.
Zurück zum Zitat San Martín, J.I., Zamora, I., San Martín, J.J., Aperribay, V., Eguía, P.: Trigeneration Systems with Fuel Cells. Power 40, 65–85 (2008) San Martín, J.I., Zamora, I., San Martín, J.J., Aperribay, V., Eguía, P.: Trigeneration Systems with Fuel Cells. Power 40, 65–85 (2008)
36.
Zurück zum Zitat Babus’Haq, R.F., Pearson, J.P., Probert, S.D., O’Callaghan, P.W.: Economics of mini-combined heat-and-power packages for use in hotels. Heat Recovery Syst. CHP 10(3), 269–75 (1990) Babus’Haq, R.F., Pearson, J.P., Probert, S.D., O’Callaghan, P.W.: Economics of mini-combined heat-and-power packages for use in hotels. Heat Recovery Syst. CHP 10(3), 269–75 (1990)
37.
Zurück zum Zitat Evans, R.D.: Environmental and economic implications of small-scale CHP. Energy Policy 21, 79–91 (1990) Evans, R.D.: Environmental and economic implications of small-scale CHP. Energy Policy 21, 79–91 (1990)
38.
Zurück zum Zitat Orchard, W.: CHP demonstration scheme reduces CO2 emissions by 73 percent. Energy Manag. 20–21 (1990) Orchard, W.: CHP demonstration scheme reduces CO2 emissions by 73 percent. Energy Manag. 20–21 (1990)
39.
Zurück zum Zitat Badr, O., Naik, S., O’Callaghan, P.W., Probert, S.D.: Expansion machine for a low power-output steam Rankine-Cycle Engine. Appl. Energy 39, 93–116 (1991) Badr, O., Naik, S., O’Callaghan, P.W., Probert, S.D.: Expansion machine for a low power-output steam Rankine-Cycle Engine. Appl. Energy 39, 93–116 (1991)
40.
Zurück zum Zitat Badr, O., O’Callaghan, P.W., Hussein, M., Probert, S.D.: Multi-vane expanders as prime movers for low-grade energy organic Rankine-cycle engines. Appl. Energy 16(2), 129–146 (1984) Badr, O., O’Callaghan, P.W., Hussein, M., Probert, S.D.: Multi-vane expanders as prime movers for low-grade energy organic Rankine-cycle engines. Appl. Energy 16(2), 129–146 (1984)
41.
Zurück zum Zitat Bahadori, M.N.: Solar water-pumping. Solar Energy 21(4), 307–316 (1978) Bahadori, M.N.: Solar water-pumping. Solar Energy 21(4), 307–316 (1978)
42.
Zurück zum Zitat Suri, R., Chandra, S., Kreshinamorthy, M.V., Srinivasamurthy, S., Berndorfer, K., Hopmann, H., Wolf, D.: Development of small power-plants in rural areas in India. Proc. ISES Congress, pp. 1722–1727 (1978), New Delhi Suri, R., Chandra, S., Kreshinamorthy, M.V., Srinivasamurthy, S., Berndorfer, K., Hopmann, H., Wolf, D.: Development of small power-plants in rural areas in India. Proc. ISES Congress, pp. 1722–1727 (1978), New Delhi
43.
Zurück zum Zitat Lorenz, J., Fuestel, J., Kraft, M.: New developments for future solar-power plants. In: Proceedings of International Syrup: Workshop on Solar Energy, pp. 1318–1328, Cairo (1978) Lorenz, J., Fuestel, J., Kraft, M.: New developments for future solar-power plants. In: Proceedings of International Syrup: Workshop on Solar Energy, pp. 1318–1328, Cairo (1978)
44.
Zurück zum Zitat O’Callaghan, P.W., Wood, R.J., Bell, M.A., Hussein, M., Patel, R.M., Buick, T.R., Probert S.D.: Optimization of a multi-vane expander as the prime mover in an organic Rankine cycle. Final report of Contract No. EEB/1/121/80/UK/H, Commission of European Communities (1983) O’Callaghan, P.W., Wood, R.J., Bell, M.A., Hussein, M., Patel, R.M., Buick, T.R., Probert S.D.: Optimization of a multi-vane expander as the prime mover in an organic Rankine cycle. Final report of Contract No. EEB/1/121/80/UK/H, Commission of European Communities (1983)
45.
Zurück zum Zitat O’Callaghan, P.W., Bell, M.A., Wood, R.J.: The development of heat-engine driven heat-pumps. Final Report of Contract No. GR/B/75334, SERC, UK (1984) O’Callaghan, P.W., Bell, M.A., Wood, R.J.: The development of heat-engine driven heat-pumps. Final Report of Contract No. GR/B/75334, SERC, UK (1984)
46.
Zurück zum Zitat O’Neill, P.: Development of the screw compressor and its application in the petrochemical and related industries. In: Proceedings of the Fluid Machinery for the Oil, Petrochemical and Related Industries Conference Paper, No. C48/81, 24–26 March 1981, The Hague, Netherlands. Mechanical Engineering Publications, London, pp. 1–13 (1981) O’Neill, P.: Development of the screw compressor and its application in the petrochemical and related industries. In: Proceedings of the Fluid Machinery for the Oil, Petrochemical and Related Industries Conference Paper, No. C48/81, 24–26 March 1981, The Hague, Netherlands. Mechanical Engineering Publications, London, pp. 1–13 (1981)
47.
Zurück zum Zitat Badr, O., Naik, S., O’Callaghan, P.W., Probert, S.D.: Wankel engines as steam expanders: design considerations. Appl. Energy 40, 157–170 (1991)CrossRef Badr, O., Naik, S., O’Callaghan, P.W., Probert, S.D.: Wankel engines as steam expanders: design considerations. Appl. Energy 40, 157–170 (1991)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat Badr, O., Naik, S., O’Callaghan, P.W., Probert, S.D.: Rotary Wankel engines as expansion devices in steam Rankine-cycle engines. Appl. Energy 39(1), 59–76 (1991)CrossRef Badr, O., Naik, S., O’Callaghan, P.W., Probert, S.D.: Rotary Wankel engines as expansion devices in steam Rankine-cycle engines. Appl. Energy 39(1), 59–76 (1991)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Antonelli, M., Martorano, L.: A study on the rotary steam engine for distributed generation in small size power plants. Appl. Energy 97, 642–647 (2012) Antonelli, M., Martorano, L.: A study on the rotary steam engine for distributed generation in small size power plants. Appl. Energy 97, 642–647 (2012)
Metadaten
Titel
Tests of a Steam Piston Engine Under Supercritical Conditions
verfasst von
Janusz Wełnowski
Damian Wełnowski
Tomasz Topoliński
Józef Flizikowski
Adam Mroziński
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-72371-6_2