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Optimization of an integrated biomass gasifier-fuel cell system: An experimental study on the cell response to process variations
No full textCoupling biomass gasification with high temperature Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) is a promising solution to increase the share of renewables and raise energy efficiency. Optimal system integration and high durability of its components are both required for this purpose. Moreover, system optimization may ask for a compromise between optimal SOFC operating temperature and system thermal integration. Nevertheless, the producer gas quality and operating temperature have a noticeable impact on SOFC performance, which has to be considered. In order to address the challenges mentioned, this study focuses on the experimental investigation of commercial SOFC single cells of industrial size fuelled with different gas mixtures. Namely, typical producer gas compositions from downdraft fixed bed gasification with air (with and without drying) and fluidized bed gasification with steam are considered. In addition to that, the effect of temperature variation is analysed
Cyclic frosting and defrosting operation of a vehicle heat pump
Full text linkIn batterieelektrischen Fahrzeugen werden Wärmepumpen zur energieeffizienten Beheizung eingesetzt. Wird die Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt, kann sich bei niedrigen Umgebungslufttemperaturen Reif auf der Oberfläche des Verdampfers bzw. Umgebungswärmeübertragers niederschlagen. Bei signifikanter Bereifung muss der Wärmeübertrager enteist werden. Das übergeordnete Ziel der Arbeit ist die Analyse und energetische Bewertung eines zyklischen Ver- und Enteisungsbetriebs einer Pkw-Wärmepumpe. Es werden unterschiedliche MPET-Wärmeübertragerkonstruktionen hinsichtlich ihrer Eignung für einen zyklischen Ver- und Enteisungsbetrieb als Direktverdampfer analysiert und bewertet. Die besonderen zusätzlichen Anforderungen an einen Wärmeübertrager für diesen Betrieb sind ein spätes Versperren des Luftpfads durch die Reifbildung und das Rückhalten einer möglichst geringen Schmelzwassermasse nach einer Enteisung. Die Wärmeübertragereigenschaften Lamellenabstand, Lamellenüberstand, Wärmeübertragertiefe sowie Entfall von Louvern und unterschiedliche Oberflächenbeschichtungen werden hinsichtlich der genannten Anforderungen experimentell analysiert. Es stellt sich heraus, dass Wärmeübertrager mit gelouverten Lamellen, unbeschichteter Oberfläche, Lamellenabständen ≥1,15mm und zunehmender Tiefe für einen effizienten zyklischen Ver- und Enteisungsprozess förderlich sind. Ein neuartiges, numerisches Berechnungsmodell für einen MPET-Wärmeübertrager im zyklischen Ver- und Enteisungsbetrieb unter Berücksichtigung der Transportvorgänge und Zustände des rückgehaltenenWassers wird entwickelt. Der Vergleich mit experimentellen Daten weist eine mittlere Abweichung der gewählten Vergleichsgrößen kleiner als 4% auf. Eine experimentelle Analyse des Verhaltens einer Pkw-Wärmepumpe im Ver- und Enteisungsbetrieb zeigt, dass die Vereisungsbetriebszeit sich mit abnehmender Ventilatordrehzahl und zunehmender Zyklenanzahl verringert. Bei Enteisungen während der Fahrt sind kurze Enteisungszeiten durch die Wahl hoher Verdichterdrehzahlen für einen geringen elektrischen Gesamtenergiebedarf der Klimatisierung zu bevorzugen. Die durch die Wärmepumpe erzeugte Heizleistung während einer Enteisung ist begrenzt und muss durch einen vergleichsweise hohen Energiebedarf des elektrischen Widerstandheizers kompensiert werden. Bei einer Enteisung ohne Heizanforderung sind niedrige Verdichterdrehzahlen zu favorisieren. Ein Vergleich zwischen den experimentellen Daten und den numerischen Daten eines Wärmepumpenmodells im zyklischen Ver- und Enteisungsbetrieb zeigt eine mittlere relative Abweichung der gewählten Vergleichsgrößen von weniger als 7 %. Mit einer zyklischen Ver- und Enteisungsbetriebsstrategie kann die mittlere aufgenommene elektrische Gesamtleistung des Wärmepumpensystems bei Experimenten mit einem prototypischen Fahrzeugaufbau um bis zu 39% gegenüber einer Vereisungsvermeidungsstrategie im Umgebungslufttemperaturbereich zwischen −7,8 °C und −1,4 °C verringert werden. Die mittlere Abweichung des Berechnungsmodells liegt im Vergleich zu den experimentellen Daten bei 4,4 %. Anhand des Berechnungsmodells kann die Wärmepumpe bei unterschiedlichen Randbedingungen des Wärmepumpensystems verglichen werden. An exemplarischen numerischen Szenarien bei Umgebungslufttemperaturen von −10 °C und 0 °C wird ein energetischer Vorteil einer zyklischen Ver- und Enteisungsstrategie ab einer relativen Luftfeuchtigkeit größer als 50% gegenüber einer Vereisungsvermeidungsstrategie nachgewiesen. Bei 100% relativer Luftfeuchtigkeit liegt der energetische Vorteil der betrachteten Szenarien bei 42 %. Die zu Beginn des Wärmepumpenbetriebs rückgehaltene Wassermasse, die Umgebungslüfterdrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit haben einen geringen Einfluss auf die elektrische Gesamtleistung des KlimatisierungssystemsIn battery electric vehicles, heat pumps are applied for energy-efficient heating. If the ambient air is used as a heat source, frost may form on the surface of the evaporator or external heat exchanger at low ambient air temperatures. If significant amounts of frost accumulate, the heat exchanger must be defrosted. The primary aim of this work is the analysis and evaluation of the energy use of cyclic frosting and defrosting operation for a vehicle heat pump. Different MPET heat exchanger designs are analyzed and evaluated with regard to their suitability for cyclic frosting and defrosting operation as direct evaporators. The desired characteristics for a heat exchanger in this operation are a delayed blocking of the air path due to the frost formation, and the retention of as small a mass of melt water as possible after defrosting. The heat exchanger properties fin pitch, fin overlap, and heat exchanger depth, as well as the presence or omission of louvers and the effect of different surface coatings, are analyzed experimentally with regard to these desired characteristics. It is found that heat exchangers with louvered fins, an uncoated surface, fin pitch ≥1.15 mm, and greater depth are advantageous for an efficient cyclic frosting and defrosting process. A novel, numerical computational model for a MPET heat exchanger in cyclic frosting and defrosting operation is developed that accounts the transport processes and states of the retained water. The comparison with experimental data shows an average deviation of the chosen comparative variables to be less than 4 %. An experimental analysis of the performance of a vehicle heat pump in frosting and defrosting operation indicates a frosting operating time decrease with decreasing fan speed and increasing number of cycles. In the case of defrosting while driving, short defrosting times are preferred and can be achieved by operating at high compressor speeds, which will result in a low total electrical energy demand of the air conditioning. The heating capacity generated by the heat pump during defrosting operation is limited and has to be compensated by the comparatively high energy demand of the resistance heater. When defrosting during periods when cabin heating is not needed, low compressor speeds are preferred. A comparison between the experimental data and results of the heat pump model in cyclic frosting and defrosting operation shows an average relative deviation of the selected comparative variables of less than 7 %. Experiments with a prototype vehicle demonstrate that a cyclic frosting and defrosting operation strategy can reduce the mean total electrical power consumed by the heat pump system by up to 39% compared to a frosting prevention strategy in an ambient air temperature range of −7.8 °C to −1.4 °C. The average deviation of the computational model compared to the experimental data is 4.4 %. The computational model can be used to compare the heat pump system at different boundary conditions. Using exemplary numerical scenarios at ambient temperatures of −10 °C and 0 °C, a cyclic frosting and defrosting strategy is demonstrated to have an energy advantage compared to a frosting prevention strategy for ambient conditions with an air relative humidity greater than 50 %. At 100% relative humidity, the energy advantage of the cyclic frosting and defrosting strategy under the investigated scenarios is 42 %. The retained water mass at the beginning of the heat pump operation, the fan speed of the external heat exchanger and the driving speed have minor impact on the overall electrical power of the air conditioning system
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Single large wood log conversion in a stove: Experiments and modelling
No full textNatural draft wood log stoves for residential bioheat production are very popular due to the low fuel costs, the ecological aspect of a renewable energy source and the visual appeal of the flame. However, they have rather high pollutant emissions, specially of unburnt products. The description of large wood logs conversion in stoves needs to be improved to allow a process optimization which can reduce these emissions. The transient conversion of a single wood log in a stove is experimentally investigated with test runs quenching the log after defined time intervals and measuring the flue gas composition and temperatures in the log and stove. The experiments have been described with a volumetric single particle model, which predicts with good accuracy the log conversion until a time of around 30 min, when pyrolysis is almost ending. At that point, log fragmentation takes place and smaller fragments are detached from the log falling onto the bed of embers. Despite the increase in external surface area, char oxidation takes place at a moderate rate. This last stage of wood log conversion in a stove is the most challenging to model. Finally, preliminary recommendations are provided for reducing CO emissions in wood log stoves. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved
Analysis of an industrial CO2 refrigeration system with ejector
Full text linkDer Einsatz von Ejektoren in industriellen CO2-Kälteanlagen mit einem hohen Teillastanteil ist in der Literatur noch nicht umfassend untersucht. Daraus leitet sich das übergeordnete Ziel der vorliegenden Arbeit ab. Dies ist die Analyse der erreichbaren Energieeffizienzsteigerung von industriellen CO2-Kälteanlagen mit einem hohen Teillastanteil durch den Einsatz von Ejektoren. Die in dieser Arbeit verfolgte Lösungsidee ist der Einsatz mehrerer Ejektoren, zwischen denen im Betrieb umgeschaltet werden kann. Es wird am Beispiel einer ausgeführten industriellen CO2-Kälteanlage zur Luftkühlung gezeigt, wie die Auswahl von optimalen Ejektorgrößen erfolgen kann. Die Kälteanlage wird zunächst modelliert und in einem ersten Schritt optimiert. Auf Basis eines vorhandenen Ejektormodells wird ein parameterlineares Kennlinienmodell für Ejektoren erstellt, welches eine geringere Anzahl an Parametern mit geringeren Korrelationen besitzt als das ursprüngliche Ejektormodell. Mit Hilfe dieses Modells werden simulativ optimale Ejektoren für die analysierte Kälteanlage ausgewählt. Mit vier Ejektoren unterschiedlicher Größe wird die beste Reduktion des Energieverbrauchs über ein Jahr von 6,9% im Vergleich zur optimierten Kälteanlage ohne Ejektoren erreicht. Bei drei Ejektoren liegt diese bei 6,1 %. Zwei Ejektoren, welche zu einem Kombibetrieb zusammengeschaltet werden, stellen für die untersuchte Kälteanlage die minimale Anzahl an Ejektoren dar, wobei eine Verbesserung des Energieverbrauchs von 6% erreicht wird. Um die Sensitivität des JEV der Kälteanlage bezüglich der Ejektoreffizienz darzustellen, wird die Ejektoreffizienz der zuvor berechneten Zusammenstellungen von Ejektoren, welche bei maximal 24%lag, um 25%erhöht. Dadurch wird der Jahresenergieverbrauch noch einmal um bis zu 1,4 Prozentpunkte verringert. Abschließend wird die untersuchte Kälteanlage simulativ mit einem Flash-Gas-Bypass ausgestattet und mit der Kälteanlage verglichen, welche vier Ejektoren mit der optimalen Größe besitzt. Die Kälteanlagen mit Ejektoren liefert in den untersuchten Betriebspunkten eine um bis zu 17,5% höhere Leistungszahl.The use of ejectors in industrial CO2 chillers operating a high percentage of time in part load is not yet fully investigated in the literature. That leads to the main goal of this work, the analysis of possible gains of energy efficiency by the use of ejectors for chillers with high part load share. To meet the challenge of a high share of part load operation this work suggests switching between several ejectors with different sizes. This work shows, using the example of a real industrial chiller with CO2 as refrigerant which is used to cool air, how to optimally choose ejectors. To achieve high efficiencyciency improvements with ejectors, their sizes need to be chosen optimally according to the occurring part loads of the chiller. A model of the chiller for system simulations is created, validated with measurement data and optimized in respect of superheating and high pressure. Built on an existing ejector model a new ejector model which is linear in parameters is developed. This new ejector model has a lower number of parameters and the correlations of these parameters is lower than in the base model. The optimal choice of ejector driving nozzle diameter is done for chillers with one and up to four ejectors. In each configuration only one ejector is used at a time. The results show that four ejectors lead to the highest reduction on energy consumption of 6,9% compared to the optimized system. With three ejectors a reduction of energy consumption of 6,1% can be reached. Switching between two ejectors lead to reduction of energy consumption of 3,4% which is lower compared to using the valve mode all year. Using two ejectors also in combination so that three effective driving nozzle areas can be used, leads to a reduction of energy consumption of 6 %. The sensitivity of the energy consumption on ejector efficiency is analysed by manually improving the efficiencies simulated before by 25 %. Finally a comparison of a chiller with four ejectors with a chiller with flash-gas-bypass is conducted. The chiller with four ejectors has a better performance in all analysed boundary conditions compared to the chiller with flash-gas-bypass
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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