W latach 2019 – 2024 w Laboratorium Badań Technologii Adsorpcyjnych realizowano projekt Opus pod tytułem „Badania metod intensyfikacji procesów sorpcyjnych w modyfikowanych konstrukcjach złóż adsorpcyjnych” o nr 2018/29/B/ST8/00442 (Prof. dr hab. inż. Jarosław Krzywański – kierownik projektu), finansowany przez Narodowe Centrum Nauki. Celem prowadzonych badań w ramach projektu było pogłębienie stanu wiedzy na temat wymiany ciepła i masy w ośrodkach porowatych zachodzących podczas cyklu adsorpcji/desorpcji oraz opracowanie metod intensyfikacji tych procesów. W celu poprawy wymiany ciepła wprowadzone zostały materiały o dobrym przewodnictwie cieplnym, między innymi ziarna metali oraz nanorurki węglowe, które charakteryzują się wysokim współczynnikiem przewodności cieplnej. Zakres przeprowadzonych badań dotyczył też złóż adsorpcyjnych w innowacyjnej konstrukcji chłodziarki krążkowej. Przeprowadzono analizę wpływu poszczególnych parametrów cyklu roboczego oraz geometrii złoża na przebieg procesów sorpcyjnych. W efekcie zdefiniowany został zestaw cech złoża i sorbentu oraz warunków pracy, które są pożądane z uwagi na efektywność cyklu adsorpcji/desorpcji. Badania przeprowadzono również w warunkach fluidalnych złoża adsorbentu, który zapewnił lepsze warunki wymiany masy i ciepła w objętości złoża niż usypane, stacjonarne złoże adsorbentu. Tym samym dzięki badaniom przeprowadzonym w ramach projektu poszerzono możliwości przemysłowego wdrożenia technologii złóż fluidalnych o adsorpcyjne systemy chłodzenia i odsalania.
Otrzymane dane empiryczne wykorzystane zostały do walidacji opracowanych modeli, opisujących procesy fizyczne zachodzące w cyklu roboczym chłodziarki adsorpcyjnej. Modele te, jako efektywne narzędzia analiz, pozwoliły na określenie kluczowych parametrów eksploatacyjnych złóż adsorpcyjnych innowacyjnych konstrukcji złóż sorbentu, w tym złóż fluidalnych jako kluczowych elementów roboczych adsorpcyjnych agregatów chłodniczych o wysokiej sprawności. Innowacyjnym aspektem projektu było też wykorzystanie w badaniach optymalizacyjnych metod sztucznej inteligencji, obecnie intensywnie rozwijanych przez największe ośrodki naukowe na świecie. Wyniki tych badań mają znaczący wpływ na rozwój dyscypliny inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, jak również inżynieria materiałowa i inżynieria mechaniczna.
Stosowanie metod sztucznej inteligencji w optymalizacji procesów niskociśnieniowej sorpcji dodatkowo przyczyniło się do postępu w dyscyplinach związanych z AI, otwierając nowe możliwości w zakresie efektywności energetycznej i zrównoważonego rozwoju.
Oprac. dr inż. Karolina Grabowska