Search
dr hab. inż. Rafał Andrzejczyk
Publications
Filters
total: 112
Catalog Publications
Year 2024
-
A New Approach of Solidification Analysis in Modular Latent Thermal Energy Storage Unit Based on Image Processing
PublicationThe solidification process of RT18HC in a cylindrical shell and tube storage unit has been studied using a new methodology based on image processing. The main idea of the algorithm is to label the region of solidification and use statistical functions to calculate the dimensions of the solidification front over time. Said analysis includes two methods. The first method is to measure the solid fraction changes during solidification....
-
Window frame integrable air recuperation minichannel/minigap heat exchanger
PublicationThis article describes an evaluation of mini heat exchangers operation as a decentralized mechanical ventilation system with recuperative heat recovery that can be integrated into the window frame. The relatively small yet efficient air recuperation system allows for retrofitting existing buildings by reducing the overall energy consumption and thus the CO2 emissions. The proposed design, unlike existing systems, is easy to scale...
Year 2023
-
A review of phase change materials and heat enhancement methodologies
PublicationPhase change materials (PCMs) are an efficient alternative to store and release heat at a specific range of temperature. Here PCMs and heat enhancement methodologies for PCM storage are reviewed. A short overview of PCMs and their applications is presented in addition to the progress during the last 10 years. Heat enhancement techniques, that is, extended surfaces, multiple and composite PCMs, and encapsulation techniques, are...
-
Experimental and numerical investigation on shell and coil storage unit with biodegradable PCM for modular thermal battery applications
PublicationThermal energy storage (TES) in automotive applications is currently growing in importance. TES can visibly reduce primary energy consumptions, decrease CO2 emission, and improve thermal comfort in electric as well as hybrid vehicles. However, to meet the new ambitious target (15% reduction of CO2 emissions in the new cars until 2025) it is required to use plug-in electric vehicles. For this reason, this paper focuses on the optimization...
-
Heat transfer enhancement of modular thermal energy storage unit for reversible heat pump cooperation
PublicationThe following article presents experimental comparison research on a hexagonal shelland-tube latent thermal energy storage (TES). Such shape of a shell was deliberately chosen instead of a cylindrical one due to its high modularity and with intent for future applications in automobiles (EV and PHEV) air conditioning systems (HVAC). Two geometries of helical coils, acting as tubes, were studied in this article. One was a simple...
-
Recent advances of selected passive heat transfer intensification methods for phase change material-based latent heat energy storage units: A review
PublicationThe following article overviews recent studies regarding heat transfer enhancement methods, explicitly focusing on fins and coils utilization, in phase change material-based latent heat thermal energy storage systems. It discusses the influence of various geometrical and material parameters on the melting and solidification processes, as well as the orientation of the heat transfer surface within the storage tank. Additionally,...
-
Study on effective front region thickness of PCM in thermal energy storage using a novel semi-theoretical model
PublicationThermal energy storage in mobile applications, particularly battery of electric vehicles, is currently gaining a lot of importance. In this paper, a semi-theoretical time-dependent mathematical model of the phase change in a double shell thermal energy storage module has been developed where the inner tube is a heat exchange surface. An effective front region thickness for the melting and solidification process has been studied....
-
The In-House Method of Manufacturing a Low-Cost Heat Pipe with Specified Thermophysical Properties and Geometry
PublicationVarious types of heat pipes are available to purchase off the shelf, from various manufacturers, but most of them have strictly defined geometry and technical parameters. However, when there is a need to use a heat pipe (HP) with an unusual size and shape or working conditions other than the standard ones, it becomes very costly to order them from manufacturers, especially in small quantities, and only a few producers are willing...
Year 2021
-
Experimental and Computational Fluid Dynamics Studies on Straight and U-Bend Double Tube Heat Exchangers with Active and Passive Enhancement Methods
PublicationIn this work, the authors wanted to demonstrate the possibility to increase the heat transfer efficiency by using simple wire coil inserts to create turbulent flow in the boundary layer as well as air blowing into the annulus of the pipe. Experimental investigations were carried out for four heat exchanger constructions, i.e., plain double tube, turbulized double tube, plain U-bend double tube, U-tube with turbulator, plain double...
-
Experimental and theoretical study of a vertical tube in shell storage unit with biodegradable PCM for low temperature thermal energy storage applications
PublicationThis article presents the experimental investigations of the coconut oil-based TES module for HVAC applications in the ambient and-sub ambient temperature range. To properly study this problem modular experimental module and test loop were developed. Special attention has been paid to study the physical mechanism of the melting/solidification process for natural substance (coconut oil) which has perspectives to be used in thermal...
Year 2020
-
Experimental Investigations on the Influence of Coil Arrangement on Melting/Solidification Processes
PublicationThe latent heat thermal energy storage units are very popular because of their high energy density and almost close to constant temperature during the charging/discharging. In the present study has been proposed new shell-and-coil geometry with a shifted coil position to enhance the performance of phase change thermal magazine. The experimental investigations have been performed both for the melting and solidification process of...
Year 2019
-
Experimental investigation of heat transfer enhancement in straight and U-bend double-pipe heat exchanger with wire insert
PublicationIn this paper, the possibility of heat transfer enhancement in the U-bend exchanger was presented. Experimental research has been carried out for four individual heat exchanger constructions i.e. plain tube in tube, turbulized tube in tube, plain U-bend and U-bend with turbulator. Also, heat transfer experiments for various boundary conditions were performed to obtain reference values. In case of U-bend exchanger with and without...
-
Experimental study on single phase operation of microjet augmented heat exchanger with enhanced heat transfer surface
PublicationThe article presents experimental investigations on a prototype heat exchanger. Presented research is focused on combined active and passive enhancement techniques of surface modification and microjet impingement. The results were compared to reference plate heat exchanger without microjet impingement. The Wilson plot method was applied to determine the heat transfer coefficients in the single phase operation. The heat exchanger...
-
Heat transfer and pressure drop characteristics of the silicone-based plate heat exchanger
PublicationThe paper presents an experimental investigation of a silicone based heat exchanger, with passive heat transfer intensification by means of surface enhancement. The main objective of this paper was to experimentally investigate the performance of a heat exchanger module with the enhanced surface. Heat transfer in the test section has been examined and described with precise measurements of thermal and flow conditions. Reported...
-
The impact of environmentally friendly refrigerants on heat pump efficiency
PublicationThis paper discusses the issue of heat pump simulation. Lower operating costs can be achieved through good equipment design and appropriate operation. Detailed technical and economic analysis inform the selection of system components with the highest possible efficiency and lower energy demand. The use of systems based on environmentally friendly refrigerants can deliver long product life, which is associated with a shorter payback...
-
Thermal and economic investigation of straight and U-bend double tube heat exchanger with coiled wire turbulator
PublicationExperimental research has been carried out for four individual heat exchanger constructions, i.e., plain double tube, turbulized double tube, plain U-bend and U-bend with turbulator. Tests were made for the water-water system. The study covered a wide measuring range, i.e., Re = 800–9000 – on the shell side, for a constant cold water temperature of 9 ◦C and hot water of 50 ◦C. The heat exchangers were made from copper tubes with...
Year 2018
-
An experimental investigation on the effect of new continuous core-baffle geometry on the mixed convection heat transfer in shell and coil heat exchanger
PublicationIn the article, the authors presented the influence of continuous core-baffle geometry at mixed convection heat transfer in shell and coil heat exchanger. Experiments were carried out for a large power range, i.e. from 100W to 1200W and mass flow rates ranging from 0.01 kg/s to 0.025 kg/s. During the experiments, the mass flow rate of cooling water, the temperature of water at the inlet and outlet as well as the wall temperature...
-
Experimental and comparative study on the two-phase pressure drop of air-water mixture in U-bend and straight pipe annuli
PublicationIn this paper, the experimental and theoretical analysis of pressure drop in singlephase and two phase-flow were presented for straight and U-bend smooth tube annulus and tube annulus with wire coil insert. Experiments for various boundary conditions were performed. In case of U-tube and straight tube with and without turbulator, tests were made for the water-water and air-water systems. The study covered a wide measuring range,...
-
Experimental Investigation of the Thermal Performance of a Wickless Heat Pipe Operating with Different Fluids: Water, Ethanol, and SES36. Analysis of Influences of Instability Processes at Working Operation Parameters
PublicationIn this study, the influences of different parameters on performance of a wickless heat pipe have been presented. Experiments have been carried out for an input power range from 50 W to 300 W, constant cooling water mass flow rate of 0.01 kg/s, and constant temperature at the inlet to condenser of 10 C. Three working fluids have been tested: water, ethanol, and SES36 (1,1,1,3,3-Pentafluorobutane) with different filling ratios (0.32,...
-
Experimental investigation on straight and u-bend double tube heat exchanger with active and passive enhancement methods
PublicationAuthors in this work want to demonstrate the possibility to increase the heat transfer efficiency by using simple wire coil inserts to create turbulent flow in the boundary layer as well as air blowing into the annulus of the pipe. In the study, Wilson plot approach was applied in order to estimate heat transfer coefficients for all heat exchanger (HX) configurations. The study focuses on experimental values of heat transfer coefficient...
-
Experimental investigations on heat transfer enhancement in shell coil heat exchanger with VARIABLE Baffles GEOMETRY
PublicationThe paper presents the possibility of using passive intensification of heat transfer in the form of baffles to increase the energy efficiency of the shell and coil heat exchanger. The experiment was carried out by using a modular coil heat exchanger in the form of an electric heater. Water was used as a working fluid with constant thermal-flow parameters at the inlet of the module. It should be noted that experiments were made...
-
Experimental Investigations On The Momentum Pressure Drop During Flow Boiling Of R134a
PublicationThe article presents experimental investigations of the pressure drop during twophase flow. Experiments were performed for both adiabatic and heated flow of R134a. Obtained flow patterns were compared with the literature. Obtained data is used to validate momentum pressure drop predictions, a set of graphs showing comparisons, for a representative set of experimental conditions, of the two-phase frictional pressure gradients for...
-
Experimental validation of pressure drop models during flow boiling of R134a – effect of flow acceleration and entrainment
PublicationA crucial step to assure proficient work of power and process apparatus is their proper design. A wide array of those devices operates within boiling or condensation of the working fluid to benefit from high heat transfer rates. Two-phase flows are associated with high heat transfer coefficients because of the latent heat of evaporation and high turbulence level between the liquid and the solid surface. Predicting heat transfer...
-
Response to the queries raised by Dr M.M. Awad in a letter to editor comments on “Pressure drop of HFE7000 and HFE7100 during flow condensation in minichannels”
Publication.
-
Wykorzystanie magazynu chłodu w kompaktowej komorze przechowalniczej
PublicationNiniejszy artykuł został poświęcony możliwości wykorzystania pasywnych systemów chłodzenia w mobilnych komorach przechowalniczych. Dokonano przeglądu rozwiązań dostępnych na rynku komór termicznych wraz z wykorzystywanymi w nich technologiami chłodzenia. Przeprowadzono analizę możliwych do zastosowania nośników chłodu w systemach pasywnego chłodzenia. Wykazano, iż oprócz popularnych na rynku materiałów zmiennofazowych (PCM – ang....
Year 2017
-
Badania eksperymentalne intensyfikacji wymiany ciepła wymiennika U-rurowego z wykorzystaniem turbulizatora helikoidalnego
PublicationW niniejszej pracy zostały zaprezentowane możliwości intensyfikacji wymiany ciepła po stronie płaszcza wymiennika U-rurowego. Badania eksperymentalne zostały przeprowadzone zarówno dla wymienników referencyjnych tj. prosty – rura w rurze, U-rurowy bez turbulizacji jak i wymiennika z turbulizatorem helikoidalnym. Dla konstrukcji rura w rurze w celu uzyskania wartości referencyjnych przeprowadzono pomiary w układzie woda-woda oraz...
-
Badania eksperymentalne U-rurowego wymiennika ciepła z turbulizacją pasywną
PublicationArtykuł dotyczy badań eksperymentalnych wymiennika U-rurowego. W wymienniku została zastosowana turbulizacja pasywna w postaci spiralnej wkładki. Artykuł zawiera opis stanowiska oraz wstępne wyniki badań.
-
CHARAKTERYSTYKA WYMIANY CIEPŁA I OPORÓW PRZEPŁYWU OMYWANIA MIKROSTRUGAMI ROZWINIĘTEJ POWIERZCHNI
PublicationW artykule przedstawiono eksperymentalne badania kompaktowego wymiennika ciepła z intensyfikacją przejmowania ciepła przy użyciu mikrostrug. Niniejszy artykuł przedstawia projekt i testy prototypu, wymiennika ciepła typu mikrostrugowego. Modułowa konstrukcja wymiennika umożliwia zmianę wymiarów geometrycznych, a także zmianę materiału przegrody wymiennika ciepła. Metoda graficzna Wilsona została z zastosowana w celu określenia...
-
Detailed experimental investigations on frictional pressure drop of R134a during flow boiling in 5 mm diameter channel: The influence of acceleration pressure drop component =Études expérimentales détaillées sur la chute de pression frictionnelle du R134a lors de l'ébullition en écoulement dans un canal de 5 mm de diamètre : influence de la composante d'accélération de la chute de pression
PublicationThis article presents detailed two-phase diabatic pressure drop data for refrigerant R134a at a saturation pressure of 5.5 bar corresponding to the saturation temperature of 19.4 °C. Study cases have been set for a mass flux varying from 100 to 500 kg m−2 s−1. The obtained data are used as a validation of the void fraction literature models, a set of graphs shows comparisons, for a representative set of experimental conditions,...
-
Experimental investigations on adiabatic frictional pressure drops of R134a during flow in 5mm diameter channel
PublicationThe article presents detailed two-phase adiabatic pressure drops data for refrigerant R134a at a saturation pressure of 5.5 bar corresponding to the saturation temperature of 19.4 °C. Study cases have been set for a mass flux varying from 100 to 500 kg/m2 s. The frictional pressure drop was characterized for the refrigerant R134a, for vapor qualities ranging from 0 to 1. Long-time thermal stability of test facility allowed to gather...
-
INTENSYFIKACJA WYMIANY CIEPŁA W WYMIENNIKU WĘŻOWNICOWYM Z WYKORZYSTANIEM PRZEGRÓD O RÓŻNEJ GEOMETRII
PublicationW pracy zaprezentowano możliwości wykorzystania pasywnej intensyfikacji wymiany ciepła w postaci przegród dla podniesienia efektywności energetycznej wymiennika wężownicowego. Badania zostały przeprowadzone z wykorzystaniem modułowego wymiennika z wężownicą w postaci grzałki elektrycznej. Medium odbierającym ciepło była woda o stałych parametrach cieplnoprzepływowych na wlocie do modułu. Pomiary przeprowadzono dla szerokiego zakresu...
-
Investigations on mixture preparation for two phase adiabatic pressure drop of R134a flowing in 5 mm diameter channel
PublicationThe article presents detailed two-phase adiabatic pressure drops data for refrigerant R134a. Study cases have been set for a mass flux varying from 200 to 400 kg/m2 s, at the saturation temperature of 19.4 ◦C. Obtained experimental data was compared with the available correlations from the literature for the frictional pressure drop during adiabatic flow. Influence of mixture preparation on pressure drop was investigated, for...
-
Kurs na energię
PublicationJednym z nadrzędnych celów, jakie stawia przed sobą Unia Europejska, jest realizacja tzw. polityki zrównoważonego rozwoju. Ma ona polegać na implikacji sprzyjających warunków dla powstania konkurencyjnej gospodarki niskoemisyjnej.
-
Metody intensyfikacji wymiany ciepła "po stronie płaszcza" w kompaktowym wężownicowym wymienniku ciepła
PublicationZe względu na rosnącą populację i zwiększające się zanieczyszczenie środowiska naturalnego coraz aktualniejsza staje się tematyka wysokosprawnych wymienników ciepła . Elementy te mają duże znaczenie dla systemów energetycznych, instalacji chłodniczych i wentylacyjnych oraz inżynierii spożywczej i chemicznej . Jedną z częściej spotykanych konstrukcji jest wężownicowy aparat cieplny . Ten typ aparatu cieplnego został opracowany w...
-
Metody intensyfikacji wymiany ciepła w kompaktowym wymienniku ciepła typu rura w rurze
PublicationAparaty cieplne typu rura w rurze ze względu na prostotę swojej geometrii oraz łatwo powtarzalny proces produkcji nadal są jednymi z czołowych rozwiązań wykorzystywanych w wielu przemysłowych aplikacjach . Wykorzystuje się je od systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych po instalacje cieplne czy nawet układy spotykane na stacjach kosmicznych lub statkach powietrznych. W zależności od systemu technicznego pierwszoplanowa rolę przy...
-
Moduł eksperymentalny do badania wężownicowych wymienników ciepła
PublicationArtykuł dotyczy badań eksperymentalnych modułu do badania wężownicowych wymienników ciepła. Opracowanie zawiera przykłady zastosowania wymienników z wężownicami, opis stanowiska oraz wstępne badania.
-
Projekt wężownicowego wymiennika ciepła
PublicationPrzedmiotem niniejszego artykułu jest zaprezentowanie konstrukcji wężownicowego wymiennika ciepła powstałej w ramach pracy inżynierskiej w Katedrze Energetyki i Aparatury Przemysłowej. Podstawowym założeniem pracy było zoptymalizowanie aparatu cieplnego w taki sposób, aby możliwe było jak najefektywniejsze przekazywanie ciepła do przepływającego płynu. Oparto się tu przede wszystkim na rozważaniach dotyczących wpływu modyfikacji...
-
Sposoby zagospodarowania ciepła odpadowego z silników jednostek pływających Cześć 2. Wykorzystanie ciepła do ogrzewania
PublicationW pierwszej części artykułu (COW 2/2017) omówiono możliwości wykorzystania nieużytkowej energii chemicznej paliwa do chłodzenia jednostek pływających. W drugiej części autorzy opisali systemy pozwalające wykorzystać tę energię do ogrzewania. Oprócz opisania budowy układów pozwalających na wykorzystanie ciepła odpadowego do ogrzewania, porównano je pod względem wydajności. Podjęto także próbę wskazania rozwiązania o najwyższej efektywności...
-
Sposoby zagospodarowania ciepła odpadowego z silników napędowych jednostek pływających Cześć 1. Wykorzystanie ciepła do napędu urządzeń chłodniczych
PublicationEnergia chemiczna paliwa jest w wielu przypadkach zaledwie w połowie wykorzystana jako energia napędowa silnika. Pozostała część jako ciepło odpadowe przekazywana jest do otoczenia. Dzięki odpowiednim układom przetwarzania ciepło ze spalin można wykorzystać do wytwarzania chłodu lub jako ciepło użytkowe, w systemach HVAC (ang. heating, ventilation, air conditioning – ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja). Tym samym koszty pracy...
-
The performance of H2O, R134a, SES36, ethanol, and HFE7100 two-phase closed thermosyphons for varying operating parameters and geometry
PublicationIn this study, the influences of different parameters at performance two-phase closed thermosiphon (TPCT) was presented. It has been confirmed that the working fluid, as well as operating parameters and fill ratio, are very important factors in the performance of TPCT. The article shows characteristics of gravitational tube geometr ies, as well as the technical characteristic of the most important system components, i.e., the evaporator/condenser....
-
Thermodynamic and geometrical characteristics of mixed convection heat transfer in the shell and coil tube heat exchanger with baffles
PublicationThe article presents passive heat transfer enhancement method in the form of baffles to increase the energy efficiency of the shell coil heat exchanger. Conducted literature review shows that, despite numer- ous studies, there is little work on the intensification of heat transfer at the shell side. Most of the work focuses on the impact of geometrical parameters of the coil itself. This article successfully proves that it is possible...
-
Tradycyjna lodownia – ekoenergetyczny magazyn żywności
PublicationW artykule omówiono konstrukcję oraz zasadę działania naturalnych przechowalni żywności, tzw. lodowni. Przedstawiono kilka przykładów takich konstrukcji wraz z opisem ich budowy. Na przykładzie jednego rozwiązania szczegółowo opisano zasadę działania procesów zachodzących wewnątrz przechowalni. Podkreślono neutralność tego typu budowli wobec środowiska. Przedstawiono zalety i wady analizowanego rozwiązania na tle sprężarkowych...
Year 2016
-
Analiza efektywności odzysku ciepła odpadowego z zastosowaniem rurki ciepła. Cz. 2: Badana eksperymentalne
PublicationNiniejszy artykuł jest kontynuację tematyki podjętej w części pierwszej [5]. Materiał został uzupełniony o podstawową wiedzę na temat modelowania termosyfonu dwufazowego oraz rozszerzony opis zmodyfi kowanego stanowiska badawczego wraz z dokładna charakterystyką badanych geometrii (rurek grawitacyjnych), jak również newralgicznych elementów układu - parownik/skraplacz. Autorzy przedstawiają plan eksperymentu, oraz wyniki badań...
-
Analytical model with non-adiabatic effects for pressure drop and heat transfer during boiling and condensation flows in conventional channels and minichannels
PublicationIn the paper a method developed earlier by authors is applied to calculations of pressure drop and heat transfer coefficient for boiling flow and condensation flow with account of non- adiabatic effects for some recent data collected from literature. The first effect, the modification of interface shear stresses in annular flow pattern is considered through incorporation of the so called "blowing parameter". The mechanism of...
-
Applicability of arrays of microjets heat transfer correlations to design compact heat exchangers
PublicationThe article presents experimental studies on a compact heat exchanger with heat transfer intensification by means of impinging microjets. The pursuit to provide high performance of heat exchangers is a response to the demand both in economics and in the universal tendency to miniaturization of industrial equipment. This paper presents the design and tests of a prototype, microjet heat exchanger. The modular design of the heat exchanger...
-
Badania eksperymentalne formowania się kondensatu na zmodyfikowanej powierzchni wymiany ciepła, część 1: podstawy teoretyczne i budowa układu pomiarowego.
PublicationW artykule przedstawiono koncepcję stanowiska naukowo-dydaktycznego, które ma posłużyć do lepszego poznania procesów przemian fazowych w obecności gazów inertnych oraz przy wykorzystaniu nowoczesnych metod intensyfikacji powierzchni celem zwiększenia intensywności wymiany ciepła.
-
Energochłonność pralnic przemysłowych z technologią ozonowania
PublicationW wyniku wprowadzenia ozonu do procesu czyszczenia uzyskuje się lepszą jakość wody usuwanej z procesów prania do kanalizacji. Woda będąca pozostałością po zakończonym procesie zawiera między innymi mniej pozostałości środków chemicznych, mniej pozostałości patogenów oraz posiada stabilne pH. Ponadto użycie ozonu w procesie czyszczenia tkanin prowadzi do redukcji zużycia wody i energii w poszczególnych cyklach płukania i suszenia,...
-
Heat transfer characteristics of hybrid microjet – Microchannel cooling module
PublicationThe paper presents experimental investigation of heat transfer intensification in a microjet–microchannel cooling module. Applied technology takes benefits from two very attractive heat removal techniques. When jets are impinging on the surface, they have a very high kinetic energy at the stagnation point, also in microchannels boundary layer is very thin allowing to obtain very high heat fluxes. Main objective of this paper was...
-
Magazynowanie ciepła i chłodu uzyskanych dzięki wykorzystaniu ciepła odpadowego z silników jednostek morskich
PublicationPrzetworzenie ciepła odpadowego ze spalin silników diesla stwarza możliwości jego wykorzystania do ogrzewania, chłodzenia, a także wytwarzania energii elektrycznej. Dzięki temu możliwe jest obniżenie kosztów zapewnienia komfortu cieplnego w pomieszczeniach na statku. W dalszej części autorzy omówili możliwości magazynowania ciepła bądź chłodu w celu pokrycia późniejszego zapotrzebowania. Opisane zostały różne materiały wypełniające...
-
Magazyny ciepła ze złożem naturalnym i złożem na bazie materiałów zmiennofazowych
PublicationW artykule zaprezentowano możliwości wykorzystania magazynowania energii w technologii budowlanej. Przedstawiono najnowsze trendy rozwoju tej technologii w oparciu o wykorzystanie materiałów zmiennofazowych oraz nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych . Pokazano historyczne jak i najnowsze rozwiązania magazynów i obiektów budowlanych z nimi współpracujących. Autorzy dokonali swoistego przeglądu rozwiązań mogących mieć zastosowanie...
seen 5449 times