Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki o nr rejestracyjnym 2021/43/B/ST8/01109 złożonego w ramach konkursu OPUS 22 na projekty badawcze

Cel: eksperymentalne zbadanie zjawiska mechanicznego zaburzenia termicznej warstwy granicznej w celu intensyfikacji wymiany ciepła z wykorzystaniem unikalnej techniki μ-PIV, a następnie wykonanie analiz numerycznych.

Obecne światowe trendy pokazują, że jednym z głównych kierunków zwiększających poziom ergonomii pracy jest ich miniaturyzacja. Zasada ta dotyczy także wymienników ciepła. Szukane są takie rozwiązania, które powodują, że wysoka wartość strumienia ciepła jest przekazywana przez małą powierzchnię wymiany ciepła. W tym celu stosuje się różne metody intensyfikujące procesy wymiany ciepła. Jedną z takich metod jest proponowane w projekcie mechaniczne zaburzanie warstwy płynu (termicznej warstwy przyściennej) zlokalizowanej w bliskiej odległości od powierzchni wymiany ciepła, która pozwala na uzyskanie nawet 10-krotnego zwiększenia strumienia ciepła. Ze względu na małe wymiary termicznej warstwy przyściennej oraz zastosowanie ruchomych łopatek zaburzających, nadal nie jest poznany dokładny mechanizm transportu energii odpowiedzialny za intensyfikację wymiany ciepła. Na podstawie uzyskanych przez naszą grupę wyników teoretycznych (rys. 1) postawiliśmy hipotezę, że za intensyfikację wymiany ciepła odpowiada pojawienie się mikrowirów pomiędzy końcem poruszającej się łopatki a ścianką.

Głównym celem projektu jest eksperymentalna weryfikacja hipotezy o lokalnym tworzeniu się przepływu wirowego w szczelinach o szerokości do 700 µm. W tym celu zostanie wykorzystana specjalna, technika pomiarowa zwana µ-PIV. Pozwala ona na obserwację mikro przepływów (szerokość 80 µm) dzięki wykorzystaniu mikroskopu. Skrót PIV pochodzi od słów Particle Image Velocimetry i oznacza unikalną metodę pomiarową pól prędkości w płynach. Polega ona na prześwietlaniu płynu wiązką lasera o odpowiednio wysokiej energii (65 mJ). Wewnątrz płynu znajdują się mikroskopijne cząstki (średnica 1-5 µm), tzw. posiew, odbijające określoną długość fali lasera. Światło odbite od cząstek przechodzi przez mikroskop i rejestrowane jest w płaszczyźnie prostopadłej do wiązki lasera przez szybkoklatkową kamerę co 1 µs. Analizując bardzo wiele takich zdjęć możliwe jest określenie położenia mikrocząstek w określonych odstępach czasu  wykorzystując specjalne oprogramowanie. W ten sposób można uzyskać „obraz” przepływu w bardzo małych przestrzeniach. Schemat zaprojektowanego stanowiska badawczego pokazano na rys. 2.

Motywacją podjęcia tej tematyki badań jest fakt, że zjawisko mechanicznego usuwania termicznej warstwy przyściennej jest ściśle związane z fundamentalnymi zagadnieniami turbulencji oraz przejściem przepływu laminarnego w turbulentny (wirowy). Zaproponowany sposób wizualizacji przepływu wniesie istotny wkład w rozwój wiedzy na temat tych zjawisk. Jest to unikalna metoda badań, której jeszcze nikt na świecie nie stosował w analizach badawczych w tego typu urządzeniach.

Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki

Cel: Zbadanie wpływu powierzchni materiału wypełnienia złoża kamiennego na proces akumulacji ciepła.

Przyjmowane uproszczenia wymiaru charakterystycznego i kształtu materiału o nieregularnych kształtach, wypełniającego akumulator wpływa na uproszczenie modelu matematycznego oraz generuje duże rozbieżności między modelem, a wynikami eksperymentalnymi. Rozbieżności te są szczególnie widoczne w dwóch pierwszych godzinach procesu przejmowania ciepła przez materiał akumulacyjny. Projekt dotyczy wyznaczania rzeczywistej powierzchni tłucznia granitowego i określenia nowej metody wyznaczania parametrów charakterystycznych procesu.

Kierownik projektu: dr inż. Magdalena Nemś

Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki

Cel: Określenie wpływu zmiany składu mieszanin trójskładnikowych na proces wrzenia oraz określenie degradacji ich składu w trakcie użytkowania z wykorzystaniem chromatografii gazowej.

Badania dotyczą substancji naturalnych i syntetycznych o znikomym potencjale tworzenia efektu cieplarnianego, których rozpoznanie ma znaczenie w kontekście postępujących zmian klimatycznych oraz rozwoju technologii bezpiecznych dla środowiska.

Kierownik projektu: dr inż. Bartosz Gil

Galeria zdjęć

Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki

Cel: Określenie wpływu zastosowania piany aluminiowej na proces wymiany ciepła w wymienniku ciepła.

W projekcie badany jest wpływ porowatości materiału wypełnienia rurowego wymiennika ciepła na proces wymiany ciepła i opory hydrauliczne. Badania doświadczalne służą walidacji stworzonego modelu matematycznego procesu wymiany ciepła uwzględniającego własności materiału wypełnienia absorbera powietrznego kolektora słonecznego skupiającego liniowo.

Kierownik projektu: dr inż. Artur Nemś

Pozyskany grant przedstawiono w ramach ERANET-LAC Joint Call 2015-2016

Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, numer projektu EraNet-LAC/PCMSOL/08/2017.

W projekcie uczestniczy konsorcjum naukowo-przemysłowe złożone z 5 zespołów badawczych pochodzących z następujących ośrodków naukowych i przemysłowych:

- University of Almeria, Department of Chemistry and Physics (Hiszpania),

- Wrocław University of Science and Technology, Department of Mechanical and Power Engineering (Polska),

- Catholic University of Bolivia, Science and Environment Department (Boliwia),

- University of Antofagasta, Chemical Engineering and Mineral Processes Department, Center for Advanced Study of Lithium and Industrial Minerals (Chile)

- Phase Change Technologies (Hiszpania).

Przedmiotem projektu jest badanie akumulacji zimna oraz ciepła z wykorzystaniem różnych materiałów ulegających przemianie fazowej w zastosowaniu w solarnej instalacji klimatyzacyjnej zainstalowanej w budynku CIESOL.

Koszt projektu: 300 tyś. Euro

Strona WWW projektu: http://www2.ual.es/PCMSOL

Pracownicy Katedry zaangażowani w realizację projektu: dr hab. inż. Sabina Rosiek-Pawłowska, profesor uczelni, dr inż. Magdalena Nemś, dr inż. Bartosz Gil, dr inż. Artur Nemś

Kierownik projektu: dr hab. inż. Jacek Kasperski, profesor uczelni, K78

Projekt RadMAT: Radiative Water Mattress finansowany jest przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej (Polskie Powroty 2018). Głównym celem projektu jest zasymulowanie oraz wdrożenie nowego systemu chłodniczego w przemyśle mleczarskim, w celu obniżenia występującego u krów stresu cieplnego. Zjawisko to prowadzi do licznych problemów zdrowotnych wśród bydła, powodując m.in. obniżenie wydajności mlecznej, a tym samym znaczących strat finansowych dla producenta mleka. Chłodzenie będzie realizowane poprzez przewodzenie ciepła od leżącego na macie zwierzęcia do wody chłodzącej, cyrkulującej wewnątrz zmodyfikowanego na rzecz projektu materaca. W ramach badań, wybrane krowy będą monitorowane pod względem aktywności oraz wydajności mlecznej. Oczekuję się, że technologia ta przyczyni się do osiągnięcia dobrostanu zwierząt, a także korzyści ekonomicznych i energetycznych.

Więcej o projekcie można przeczytać na stronie Politechniki Wrocławskiej.

Adres strony: www.radmat.eu

Koszt projektu: 1,6 mln złotych

Kierownik projektu: dr hab. inż. Sabina Rosiek-Pawłowska, profesor uczelni

Projekt realizowany w ramach POIR 4.1.4

Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny,Katedra Termodynamiki i Odnawialnych Źródeł Energii realizuje projekt, w którym instytucją pośredniczącą jest NCBiR, dofinansowany z Funduszy Europejskich „Opracowanie innowacyjnej w skali świata metody miejscowego odbioru ciepła w urządzeniach mieszających z zastosowaniem pulsacyjnych rurek ciepła oraz materiałów zmiennofazowych (PCM)”

Cel: Opracowanie urządzenia mieszającego dla branży chemicznej o unikalnej skuteczności w zakresie odbioru ciepła, co pozwoli zwiększyć poziom kontroli nad procesem mieszania oraz poprawi poziom bezpieczeństwa urządzeń mieszających.

Więcej o projekcie można przeczytać na stronie Politechniki Wrocławskiej.

Całkowity koszt projektu: 2 084 238,00 zł
Dofinansowanie projektu z UE: 1 580 576,40 zł

Kierownik projektu: dr hab. inż. Sławomir Pietrowicz, profesor uczelni