Kierownik

Dr hab. inż. Łukasz Mika, prof. AGH

Członkowie

  • Dr inż. Karol Sztekler
  • Dr inż. Agata Mlonka-Mędrala
  • Dr inż. Tomasz Siwek
  • Mgr inż. Wojciech Kalawa
  • Mgr inż. Łukasz Lis
  • Mgr inż. Ewelina Radomska
  • Mgr inż. Tomasz Bujok
  • Mgr inż. Piotr Boruta

Laboratoria (https://kmcip.pl/laboratoria/)

  • Nowoczesne laboratoria badania procesów adsorpcji
  • Laboratorium układów kogeneracji

Profil badawczy

Obszar działalności Grupy Badawczej działającej w ramach Katedry Maszyn Cieplnych i Przepływowych skupia się na badaniach procesów konwersji energii oraz efektywności procesów cieplnych, przepływowych i mechanicznych w maszynach energetycznych. Do głównych zadań zespołu należą:

  • Ocena możliwości podawania gazu syntezowego do kotła energetycznego CFB na podstawie przeprowadzonej analizy numerycznej.
  • Ocena możliwości poprawy procesów kinetyki sorpcji pod względem możliwych modernizacji złóż w urządzeniach adsorpcyjnych.
  • Ocena możliwości wpływu konstrukcji wymienników i zawartości dodatków na efektywność magazynów PCM oraz efektywność słonecznych destylatorów.

 

Do ostatnio zrealizowanych prac w Grupie Badawczej należą:

  • Model numeryczny CFD kotła fluidalnego został przygotowany w środowisku ANSYS. Spalanie modelowano z wykorzystaniem modelu Eddy Dissipation. W przepływie nielaminarnym równania RANS uzupełniono modelem turbulencji k-omega BSL.
  • Wykonano badania wydajnościowe trójzłożowej chłodziarki adsorpcyjnej. Omówiono możliwości integracji agregatu adsorpcyjnego z turbiną gazową.
  • Określono wpływ wybranych rodzajów klejów na poprawę wymiany ciepła w złożu.
  • Dokonano analizy możliwości wykorzystania sorbentów na bazie żelu krzemionkowego, węgli aktywnych, zeolitów oraz mikroporowatych struktur MOF w chłodziarkach adsorpcyjnych zasilanych ciepłem odpadowym.
  • Sprawdzono wpływ dodatków o wysokim współczynniku przewodzenia ciepła na zdolności sorpcyjne zmodyfikowanych sorbentów.
  • Dokonano przeglądu badań dotyczących właściwości PCM. Wykazano, że dodanie do PCM materiałów o wysokiej przewodności cieplnej skutkuje poprawą przewodnictwa cieplnego PCM, ale jednocześnie zmniejsza ich ciepło utajone. Wskazano parametry wpływające na czas przemiany fazowej PCM w wymiennikach ciepła.

Kompetencje Grupy Badawczej:

  • Badania numeryczne CFD;
  • Analiza procesu cyklicznej sorpcji i desorpcji wody, metanolu, etanolu, itd;
  • Synteza oraz kompleksowa analiza sorbentów wykorzystywanych w chłodziarkach adsorpcyjnych;
  • Badania wpływu temperatury desorpcji na parametry na parametry chłodziarki adsorpcyjnej;
  • Badanie wpływu temperatury chłodzenia złóż w fazie adsorpcji, na parametry chłodziarki adsorpcyjnej;
  • Badanie wpływu długości cyklu na parametry chłodziarki adsorpcyjnej;
  • Optymalizacja pracy chłodziarki adsorpcyjnej;
  • Badanie wpływu różnych konstrukcji złóż adsorpcyjnych, parownika, skraplacza na efektywność procesu chłodzenia;
  • Badania procesu odsalania wody w słonecznym destylatorze oraz w chłodziarce adsorpcyjnej, w kierunku współpracy z elektrolizerem przy produkcji wodoru;

Współpraca międzynarodowa

Członkowie Grupy Badawczej posiadają bogate doświadczenie międzynarodowe zdobyte podczas realizacji wspólnych projektów, grantów oraz wizyt (w ramach programów Horyzont 2020  – RISE, FP7 ENERGY, KIC InnoEnergy, DAAD, NAWA, itd.).  Obecnie Członkowie Grupy Badawczej rozwijają temat wykorzystania sorpcyjnych agregatów chłodniczych w technologii odsalania wody w ramach współpracy z prestiżowymi saudyjskimi instytucjami: KAUST (King Abdullach University of Science and Technology) w Dżedzie oraz KACST (King Abdullaziz City of Science and Technology) w Rijadzie.

Dodatkowo w ramach współpracy z KTH (KTH Royal Institute of Technology) w Sztokholmie prowadzone są wspólne prace nad produkcją innowacyjnych materiałów adsorpcyjnych – węgli aktywnych wytworzonych z materiałów odpadowych.

Ponadto członkowie grupy badawczej prowadzą stałą współpracę potwierdzoną publikacjami z ośrodkami w Chinach – Xi’an Jiaotong University, w Niemczech – DBFZ German Biomass Research Center gGmbH i  w Norwegii –  Norwegian University of Science and Technology.

Lista publikacji

2021

  1. Grabowska K, Sztekler K, Krzywanski J, Sosnowski M, Stefanski S, Nowak W. Construction of an innovative adsorbent bed configuration in the adsorption chiller part 2. experimental research of coated bed samples. Energy 2021. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119123.
  2. Sztekler K, Kalawa W, Mika Ł, Mlonka-Mędrala A, Sowa M, Nowak W. Effect of Additives on the Sorption Kinetics of a Silica Gel Bed in Adsorption Chiller. Energies 2021:1–13. https://doi.org/10.3390/en14041083.
  3. Sztekler K, Kalawa W, Nowak W, Mika L, Grabowska K, Krzywanski J, et al. Performance evaluation of a single-stage two-bed adsorption chiller with desalination function. J Energy Resour Technol 2020. https://doi.org/10.1115/1.4048771.
  4. Krzywanski J, Grabowska K, Sosnowski M, Zylka A, Kulakowska A, Czakiert T, et al. Heat Transfer in Adsorption Chillers with Fluidized Beds of Silica Gel, Zeolite, and Carbon Nanotubes. Heat Transf Eng 2021. https://doi.org/10.1080/01457632.2021.1874174.
  5. Bieniek A, Kuchmacz J, Sztekler K, Mika Ł, Radomska E. A new method of regulating the cooling capacity of a cooling system with CO2. Energies. 2021:1-18.
    https://doi.org/10.3390/en14071922.
  6. Radomska E, Mika Ł, Sztekler K, Kalawa W. Experimental Validation of the Thermal Processes Modeling in a Solar Still. Energies. 2021:1-22. https://doi.org/10.3390/en14082321.
  7. Krzywanski J, Sztekler K, Bugaj M, Kalawa W, Grabowska K, Chaja P, Sosnowski M, Nowak W, Mika Ł, Bykuć S. Adsorption chiller in a combined heating and cooling system: simulation and optimization by neural networks. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences. 2021. https://doi:10.24425/bpasts.2021.137054.

2020

  1. Sztekler K, Kalawa W, Mlonka-Medrala A, Nowak W, Mika L, Krzywanski J, et al. The effect of adhesive additives on silica gel water sorption properties. Entropy 2020. https://doi.org/10.3390/e22030327.
  2. Mlonka-Mędrala A, Magdziarz A, Gajek M, Nowińska K, Nowak W. Alkali metals association in biomass and their impact on ash melting behaviour. Fuel 2020;261:116421. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116421.
  3. Sieradzka M, Gao N, Quan C, Mlonka-Mędrala A, Magdziarz A. Biomass thermochemical conversion via pyrolysis with integrated CO2 capture. Energies 2020;13:1050. https://doi.org/doi.org/10.3390/en13051050.
  4. Sieradzka M, Rajca P, Zajemska M, Mlonka-Mędrala A, Magdziarz A. Prediction of gaseous products from refuse derived fuel pyrolysis using chemical modelling software – Ansys Chemkin-Pro. J Clean Prod 2020;248. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119277.
  5. Pawlak-Kruczek H, Urbanowska A, Yang W, Brem G, Magdziarz A, Seruga P, et al. Industrial Process Description for the Recovery of Agricultural Water From Digestate. J Energy Resour Technol 2020;142. https://doi.org/10.1115/1.4046141
  6. Radomska E, Mika L, Sztekler K, Lis L. The impact of heat exchangers’ constructions on the melting and solidification time of phase change materials. Energies 2020;13. https://doi.org/10.3390/en13184840.
  7. Sztekler K, Kalawa W, Mika L, Krzywanski J, Grabowska K, Sosnowski M, et al. Modeling of a combined cycle gas turbine integrated with an adsorption chiller. Energies 2020;13:1–12. https://doi.org/10.3390/en13030515.
  8. Radomska E, Mika L, Sztekler K. The impact of additives on the main properties of phase change materials. Energies 2020. https://doi.org/10.3390/en13123064.
  9. Sztekler K, Kalawa W, Nowak W, Mika L, Gradziel S, Krzywanski J, et al. Experimental study of three-bed adsorption chiller with desalination function. Energies 2020. https://doi.org/10.3390/en13215827.
  10. Krzywanski J, Sztekler K, Szubel M, Siwek T, Nowak W, Mika Ł. A comprehensive three-dimensional analysis of a large-scale multi-fuel CFB boiler burning coal and syngas. Part 1. The CFD model of a large-scale multi-fuel CFB combustion. Entropy 2020. https://doi.org/10.3390/e22090964.
  11. Krzywanski J, Sztekler K, Szubel M, Siwek T, Nowak W, Mika L. A comprehensive, three-dimensional analysis of a large-scale, multi-fuel, CFB boiler burning coal and syngas. Part 2. Numerical simulations of coal and syngas co-combustion. Entropy 2020. https://doi.org/10.3390/E22080856.
  12. Zylka A, Krzywanski J, Czakiert T, Idziak K, Sosnowski M, de Souza-Santos ML, et al. Modeling of the chemical looping combustion of hard coal and biomass using ilmenite as the oxygen carrier. Energies 2020. https://doi.org/10.3390/en13205394.
  13. Sztekler K, Kalawa W, Mika L, Krzywanski J, Grabowska K, Sosnowski M, et al. Modeling of a Combined Cycle Gas Turbine Integrated with an Adsorption Chiller. Energies 2020;13:515. https://doi.org/10.3390/en13030515.Krzywanski J, Sztekler K, Szubel M, Siwek T, Nowak W, Mika L. A comprehensive, three-dimensional analysis of a large-scale, multi-fuel, CFB boiler burning coal and syngas. Part 2. Numerical simulations of coal and syngas co-combustion. Entropy 2020. https://doi.org/10.3390/E22080856.
  14. Radomska E, Mika L, Sztekler K, Lis L. The impact of heat exchangers’ constructions on the melting and solidification time of phase change materials. Energies 2020. https://doi.org/10.3390/en13184840.

 2019

  1. Mlonka-Mędrala A, Magdziarz A, Dziok T, Nowak W. Laboratory studies on the influence of biomass particle size on pyrolysis and combustion using TG GC/MS. Fuel 2019;252:635–45. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.04.091.
  2. Mlonka-Mędrala A, Magdziarz A, Kalemba-Rec I, Nowak W. The influence of potassium-rich biomass ashes on steel corrosion above 550 ° C. Energy Convers Manag 2019;187:15–28. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.02.074.
  3. Mlonka-Mędrala A, Gołombek K, Buk P, Cieślik E, Nowak W. The influence of KCl on biomass ash melting behaviour and high-temperature corrosion of low-alloy steel. Energy 2019;188:116062. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116062.
  4. Krzywanski J, Grabowska K, Sosnowski M, Zylka A, Sztekler K, Kalawa W, et al. An adaptive neuro-fuzzy model of a re-heat two-stage Adsorption Chiller. Therm Sci 2019;23:S1053–63. https://doi.org/10.2298/TSCI19S4053K.
  5. Sztekler K, Kalawa W, Stefanski S, Krzywanski J, Grabowska K, Sosnowski M, et al. Using adsorption chillers for utilising waste heat from power plants. Therm Sci 2019;23:S1143–51. https://doi.org/10.2298/TSCI19S4143S.
  6. Stefański S, Nowak W, Sztekler K, Kalawa W, Siwek T. Applicability of adsorption cooling/desalination systems driven by low-temperature waste heat. IOP Conf Ser Earth Environ Sci 2019;214. https://doi.org/10.1088/1755-1315/214/1/012126.
  7. Sztekler K, Kalawa W, Stefanski S, Krzywanski J, Grabowska K, Sosnowski M, et al. Using adsorption chillers for utilising waste heat from power plants. Therm Sci 2019. https://doi.org/10.2298/TSCI19S4143S.
  8. Zeng T, Mlonka-Mędrala A, Lenz V, Nelles M. Evaluation of bottom ash slagging risk during combustion of herbaceous and woody biomass fuels in a small-scale boiler by principal component analysis. Biomass Convers Biorefinery 2019. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/s13399-019-00494-2.