Search
dr inż. Robert Stępień
Publications
Filters
total: 33
Catalog Publications
Year 2019
-
Gas Turbine Cycle with External Combustion Chamber for Prosumer and Distributed Energy Systems
PublicationThe use of various biofuels, usually of relatively small Lower Heating Value (LHV), affects the gas turbine efficiency. The present paper shows that applying the proposed air by-pass system of the combustor at the turbine exit causes tan increase of efficiency of the turbine cycle increased by a few points. This solution appears very promising also in combined gas/steam turbine power plants. The comparison of a turbine set operating...
-
Influence of Different Biofuels on the Efficiency of Gas Turbine Cycles for Prosumer and Distributed Energy Power Plants
PublicationThe efficiency of a gas turbine can be affected by the use of different biofuels usually with a relatively Lower Heating Value (LHV). The paper evaluates the impact of calorific value of fuel on turbine performance and analyzes the possibilities of optimizing turbine construction from the point of view of maximum efficiency for a particular fuel. The several variants of design of small power microturbines dedicated to various biofuels...
-
Thermodynamic Cycle Concepts for High-Efficiency Power Plans. Part A: Public Power Plants 60+
PublicationAn analysis was carried out for different thermodynamic cycles of power plants with air turbines. Variants with regeneration and different cogeneration systems were considered. In the paper, we propose a new modification of a gas turbine cycle with the combustion chamber at the turbine outlet. A special air by-pass system of the combustor was applied and, in this way, the efficiency of the turbine cycle was increased by a few points....
Year 2018
-
Design and investigations of the ethanol microturbine
PublicationThe paper presents the results of the design analysis and experimental investigations of the microturbine set consisting of the microturbine with partial admission and permanent magnet generator. The microturbine was designed for operation with the vapour of ethanol as a working fluid. Microturbine unit was tested for different parameters of the working fluid and varying the electrical load. The examples and the comparison between...
Year 2014
-
Explanation of Reduction of Pressure Forces in Turbine Chamber Seals
PublicationThe paper describes a chamber seal reducing the aerodynamic forces created in shroud seals. Asymmetrical pressure distribution (due to rotor-stator eccentricity) in the blade tip clearance leads to the creation of pressure forces acting on the blade shroud. By increasing the volume above the shroud, the pressure distribution becomes more uniform on the whole shroud circumference and the effect of rotor eccentricity is reduced....
-
Partial Admission Stages of High Efficiency for a Microturbine
PublicationThe paper presents the results of a design analysis of a microturbine for a cogeneration micro-power plant working in accordance with organic Rankine cycle. The heat power of the plant is assumed equal to 20kW and the corresponding available electric output is estimated to be about 3 kW. After the design analysis, the axial turbine with partial admission in all stages was built and tested experimentally. Special attentionwas paid...
-
Performance Characteristics of a Micro-Turbine
PublicationIn the paper a design of a multi-stage micro-turbine with partial admission of all the stages is described in detail and the results of particular experimental investigations and numerical calculations are shown, followed by conclusions. The co-generative micro-power plant with the HFE7100 as a working medium was designed and built for experimental investigations. The values of the main cycle parameters were as follows:heat output:...
Year 2013
-
Design and testing of a radial-axial microturbine for domestic applications
PublicationIn the paper presented is a new design of the radial-axial microturbine of 3-4kW capacity for operation with ethanol as working fluid
-
Experimental ORC micro-power plant for CHP application Part A: power plant arrangement
PublicationThe co-generative micro-power plant with the HFE7100 applied as a working medium was designed and built for experimental investigations. The heat output of the plant was assumed equal to 20 kW, while the electric output amounted to about 3kW. Examples of the results of the preliminary experimental research on a boiler, heat exchangers, a pump and a turbine-generator set are presented and analysed.
-
Experimental ORC micro-power plant for CHP application Part B: Radial and Multi-stage axial turbines
PublicationThe co-generative micro-power plant with the HFE7100 applied as a working medium was designed and built for experimental investigations. Special attention is paid to a micro-turbine which was built and tested in two variants: a radial turbine and an axial turbine. A concept of a radial turbine with 2 centripetal and 2 centrifugal stages is shown. This prototype was equipped with an aerostatic gas bearing and, alternatively, with...
Year 2012
-
Analiza czynników niskotemperaturowych do instalacji grzewczej w jednorodzinnym budynku mieszkalnym
PublicationW niniejszej pracy przeprowadzono analizę projektową instalacji grzewczej opartej na sprężarkowej pompie ciepła. Instalacja ta zasila systemy centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w jednorodzinnym budynku mieszkalnym znajdującym się w miejscowości Koleczkowo. W analizie zawarto ocenę strat i zysków cieplnych budynku, obliczenia zapotrzebowania na moc cieplną analizowanego obiektu oraz koncepcyjne rozwiązania...
-
Design and investigations of a micro-turbine flow part
Publication-generative micro-power plant with the HFE7100 as a working medium was designed and built for experimental investigations. The heat output of the plant was assumed equal to 20 kW, while the electric output amounted to about 3kW.In the paper a multi-stage micro-turbine with partial admission of all the stages is described in detail and the results of the particular experimental investigations and numerical calculations are shown,...
-
Explanation of Reduction of Pressure Forces in Turbine Chamber Seals
PublicationThe paper describes a chamber seal reducing the aerodynamic forces created in shroud seals. Asymmetrical pressure distribution (due to rotor-stator eccentricity) in the blade tip clearance leads to the creation of pressure forces acting on the blade shroud. By increasing the volume above the shroud, the pressure distribution becomes more uniform on the whole shroud circumference and the effect of rotor eccentricity is reduced....
-
Partial Admission Stages of High Efficiency for a Microturbine
PublicationThe paper presents the results of a design analysis of a micro-turbine for a co-generation micro-power plant working in accordance with organic Rankine cycle. The heat power of the plant is assumed equal to 20kW and the corresponding available electric output is estimated to be about 3kW. After the design analysis, the axial turbine with partial admission in all stages was built and tested experimentally. Special attention was...
-
Performance Characteristics of a Micro-turbine, International
Publication. In the paper a design of a multi-stage micro-turbine with partial admission of all the stages is described in detail and the results of particular experimental investigations and numerical calculations are shown, followed by conclusions. The co-generative micro-power plant with the HFE7100 as a working medium was designed and built for experimental investigations. The values of the main cycle parameters were as follows:- heat...
-
Some Aspects of Designing Nozzle Segments of Axial Microturbines,
PublicationIn the paper a multi-stage micro-turbine with partial admission of all the stages is described in detail and the results of the numerical calculations and experimental investigations are presented, followed by an appropriate discussion and conclusions.
-
Thermodynamic Cycles of Air Microturbine Power Plants Working on Biomass Fuels
PublicationThe gas turbine engine is modified to work as an air turbine set which consists, in the simplest arrangement, of a compressor, a heat exchanger and a turbine. Air is a working medium for both: the compressor and the turbine. This kind of air turbine set can be applied in power plants working on biomass fuels. In this solution we can burn fuels of varying parameters in the external combustion chamber without any harmful effects...
Year 2011
-
The Method of Reduction of Aerodynamic Forces Generated in Turbine Blade Seals
PublicationOpisano metodę zmniejszania sił wymuszających drgania aerodynamiczne poprzez zastosowanie nowego uszczelnienia nadbandażowego typu komorowego. Efektywność stosowania uszczelnienia komorowego potwierdzono obliczeniami numerycznymi i badaniami eksperymentalnymi.
Year 2010
-
Reduction of pressure forces in turbine labyrinth seals
PublicationPrzedstawiono nową metodę zmniejszani sił samowzbudnych typu aerodynamicznego. zastosowano ją do różnych typów nadbandażowych uszczelnień labiryntowych. Efektywność rdukcji sił samowzbudnych wynosiła nawet ponad 60%. Potwierdzone rezultay obliczeniami i eksperymentalnie.
Year 2009
-
A multistage turbine for a micro power plant
PublicationThis paper presents results of a design analysis of a multi-stage turbine for the cogeneration micro-power plant working in accordance with Organic Rankine Cycle (ORC). The heat power of the plant is assumed equal to 20 kW and the corresponding available electric output is estimated to be of about 3 kW. Different variants of the radial and axial-flow turbines have been considered, while the detailed results of the calculations...
-
Pressure pulsations in turbine blade seal clearance
PublicationThe paper presents the results of numerical and experimental investigations into pressure forces generated in a turbine labyrinth seal. The experiments were performed on a single-stage air model turbine of the impulse type, while the numerical results were obtained by means of CFD Fluent Code. The performed experimental research and numerical calculations prove that in a shroud clearance the pressure pulsates and the effects of...
-
The Method of reduction of aerodynamic forces generated in turbine blade seals
PublicationThe distibution of pressure in the seal gaps does not only affect the so called '' leakage losses'' and the turbine stage overall efficiency but also plays an important role in the generation of aerodynamic forces which may cause self-excited rotor vibrations. The paper describes a chamber seal applied for the reduction of the aerodynamic forces created in shroud seals. This kind of turbine seal was patented and tested.
Year 2005
-
Siły aerodynamiczne powstające w uszczelnieniu nadbandażowym stopni turbinowych
PublicationOmówiono zagadnienia powstawania wymuszeń aerodynamicznych w uszczelnieniu nadbandażowym stopni turbinowych, prowadzących do drgań samowzbudnych układów wirnikowych. Przedstawiono rezultaty badań eksperymentalnych i obliczeń numerycznych
Year 2003
-
3D calculations of aerodynamic forces causing self-excited vibrations of turbine rotor systems. Part I: Shroud seal flow inwestigations
PublicationOpisano numeryczną i doświadczalną metodę badania przepływu w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego. Badania numeryczne przeprowadzono programem Fluent, a badania doświadczalne wykonano na powietrznej turbinie modelowej. Uwzględniono niesymetryczny rozkład szczeliny nadbandażowej na skuteknie centrycznego położenia osi wirnika względem osi cylindra. Zamieszczono przykładowe wyniki.
-
3D calculations of aerodynamic forces causing self-excited vibrations of turbine rotor systems. Part II: Pressure forces
PublicationPrzedstawiono wyniki badań numerycznych sił generowanych w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego przeprowadzone metodą Fluent. Uwzględniono niecentryczne położenie osi wirnika względem osi korpusu. Rozpatrzono bandaże o różnej geometrii. Niektóre wyniki zweryfikowano doświadczalnie.
-
Badania niestacjonarnych przepływów w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego.
PublicationPrzedstawiono wyniki obliczeń numerycznych metodami CFD rozkładu ciśnienia i prędkości w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego. Rezultaty przeanalizowano pod kątem zjawisk niestacjonarnych występujących w przepływach stopni turbinowych. Wyniki porównano z rezultatami badań eksperymentalnych.
-
Flows in turbine blade seals: CFD calculations versus experiment
PublicationPrzedstawiono wyniki numerycznej analizy przepływu w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego. Rezultaty obliczeń porównano z danymi doświadczalnymi. Eksperymenty przeprowadzono na modelowej turbinie powietrznej przy różnych częstościach obrotów wału i różnym obciążeniu turbiny.
-
Research into flows in turbine blade seals. Part I: Research methods
PublicationOpisano numeryczną i doświadczalną metodę badania przepływu w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego. Badania numeryczne przeprowadzono programem Fluent, a badania doświadczalne wykonano na powietrznej turbinie modelowej. Zamieszczono przykładowe wyniki.
-
Research into flows in turbine blade seals. Part II: Numerical analysis
PublicationPrzedstawiono wyniki badań numerycznych programem Fluent przepływów w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego. Badania wykonano przy zastosowaniu różnych typów siatek obliczeniowych, różnych rodzajów "zszywek" oraz różnych metod obliczeniowych (Mixing Plane, Sliding Mesh, Multiple ReferenceFrame).
-
Research into flows in turbine blade seals. Part III: Numerical calculations versus experiment
PublicationPrzedstawiono wyniki badań doświadczalnych przepływów w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego, przeprowadzonych na powietrznej turbinie modelowej. Rezultaty te porównano z wynikami badań numerycznych z zastosowaniem programu Fluent.
-
Theoretical investigations into flows in rotor blade shroud clearance
PublicationPrzedstawiono wyniki obliczeń programem Fluent przepływów w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia turbinowego przy różnym mimośrodowym położeniu osi wirnika względem osi korpusu. Wyznaczone numerycznie rozkłady ciśnienia w uszczelnieniu i generowane tam siły aerodynamiczne porównano z rezultatem badań przeprowadzonych na powietrznej turbinie modelowej.
Year 2002
-
Experimental and theoretical investigation into pressure field in a shroud clearance. Part I: Experimental research
PublicationPrzedstawiono wyniki badań eksperymentalnych rozkładu ciśnienia w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia powietrznej turbiny modelowej. Badania przeprowadzono dla różnej częstości obrotowej wirnika i różnego obciążenia turbiny. Wyniki porównano z rezultatami obliczeń teoretycznych w II części artykułu.
-
Experimental and theoretical investigation of pressure field in a shroudclearance. Part II: Theoretical results
PublicationPrzedstawiono wyniki obliczeń teoretycznych metodami CFD rozkładu ciśnienia w uszczelnieniu nadbandażowym stopnia powietrznej turbiny modelowej. Badania przeprowadzono stosując metody: Miltiple Reference Frame, Mixing Plane iSliding Mesch. Wyniki porównano z rezultatami badań eksperymentalnych.
seen 1291 times