Search the digital library catalog

Abstract: V doktorski disertaciji je prikazan razvoj robustnih računalniških metod za načrtovanje in sintezo fleksibilnih procesov in mrež z velikim številom negotovih parametrov. Uporaba natančnejših metod, kot je npr. Gaussova integracijska metoda, vodi do eksponentne rasti matematičnega problema glede na število negotovih parametrov. Glavni dosežek disertacije je metodologija, s katero se izognemo eksponentni rasti. Metodologija temelji na dvostopenjski stohastični formulaciji z rekurzom in razstavi reševanje na več korakov, v katerih ločeno določimo prvostopenjske spremenljivke, tj. topologijo in velikost oz. kapaciteto procesa, ter drugostopenjske spremenljivke, tj. obratovalne in regulacijske spremenljivke. Pri tem praviloma rešujemo matematični problem le v eni točki (scenariju), v posameznih variantah metode pa hkrati v manjšem številu scenarijev, npr. do deset. Osnovna ideja metodologije je naslednja: začetno optimalno, a praktično nefleksibilno procesno shemo generiramo pri nominalnih vrednostih negotovih parametrov. To shemo nato zaporedoma optimiramo pri različnih skrajnih vrednostih negotovih parametrov, tako da za procesne enote, ki so že v shemi, določimo potrebno povečanje velikosti, nove enote pa dodajamo le, če je to potrebno za doseganje dopustne rešitve. Na ta način določimo izbor procesnih enot in njihove velikosti za fleksibilno obratovanje. Ko se ti ne spreminjajo več, izračunamo indeks fleksibilnosti za dobljeno rešitev in izvedemo stohastično optimizacijo Monte Carlo za določitev optimalnih drugostopenjskih spremenljivk. Obenem izračunamo pričakovano vrednost optimizacijskega kriterija z določeno stopnjo zaupanja. Za vzpostavitev toka informacij med ločenima korakoma določanja prvo- in drugostopenjskih spremenljivk smo izdelali modificirano metodo, v kateri izračunavamo korekcijske faktorje, s katerimi izboljšamo vzpostavljanje kompromisov med obema vrstama spremenljivk in iterativno izboljšujemo končni rezultat. Za povečanje učinkovitosti optimizacije Monte Carlo v zgoraj opisani metodologiji smo razvili indikator, s katerim določimo minimalno potrebno število scenarijev, da so rezultati dovolj točni za praktično uporabo. Na ta način skrajšamo čas reševanja. Vpeljali smo tudi relativni indeks optimalnosti, s katerim primerjamo približne pristope, ki smo jih razvili, z bolj točnimi. S predlagano metodologijo smo izvedli sinteze fleksibilnih omrežij toplotnih prenosnikov in dobavnega omrežja za proizvodnjo električne energije iz bioplina, ki smo jo nadgradili s predelavo digestata v kvalitetnejša gnojila. Dokazali smo, da lahko s to metodologijo generiramo fleksibilne rešitve za velike procesne sheme z več deset negotovimi parametri v zmernem času z obvladljivim računalniškim naporom. V zadnjem delu disertacije smo oblikovali pristope za vključevanje negotove vrednosti davka na emisije CO2 v sintezo fleksibilnih procesov v celotnem življenjskem ciklu. Razvili smo enoperiodni in večperiodni stohastični pristop. Primerjava rezultatov z determinističnim pristopom je potrdila prednost stohastičnega pristopa. Razvita metodologija predstavlja orodje za sprejemanje trajnostnih investicijskih odločitev v pogojih negotovosti in prispeva k dolgoročnemu povečanju učinkovitosti in konkurenčnosti v procesni industriji. Njena glavna prednost je, da je uporabna za reševanje primerov z velikim številom negotovih parametrov. V nekaterih študijskih primerih smo uporabili trajnostno namensko funkcijo in tako sintezo fleksibilnih procesov povezali s trajnostnim razvojem, pri čemer se vzpostavljajo dolgoročni optimalni kompromisi med fleksibilnostjo obratovanja ter ekonomskimi, okoljskimi in socialnimi vidiki. S predelavo odpadka iz bioplinarne v koristne produkte smo v sintezo fleksibilnih procesov in mrež uvedli zapiranje zank in krožno gospodarstvo.
Keywords: matematično programiranje, negotovost, fleksibilnost, stohastično optimiranje, sinteza procesov, dobavno omrežje, emisije CO2, trajnostni razvoj
Published: 03.09.2021; Views: 184; Downloads: 21
Full text (3,26 MB)

Abstract: Današnjega kmetijstva si ne moremo predstvljati brez uporabe pomožnih sredstev kot so fungicidi. Že stoletja se uporabljajo različni pripravki na osnovi bakra, ki pomagajo uničiti škodljive parazite na različnih rastlinskih vrstah. Po EU zakonodaji je mogoča uporaba 5 različnih aktivnih komponent na osnovi bakra v fitofarmacevtske namene. V postrojenju enote Kemija Celje, ki se nahaja znotraj podjetja Cinkarne Celje, že pridobivajo bakrov oksiklorid, v fazi vzpostavljanja in razvoja pa je tudi pridobivanje tribazičnega bakrovega sulfata. Pridobivanje omenjene komponente je zaželjeno zaradi nekoliko višje tržne vrednosti in primernega obstoječega postrojenja za vzpostavitev proizvodnje te nove substance. Namen magistrske naloge je bil laboratorijska izvedba študije različnih reakcijskih pogojev na potek reakcije. Spremljal se je vpliv same površine bakra v reaktorju, ki se je izkazal za zelo pomemben faktor, ki pa ga v indsutrijskem merilu ne moremo kontrolirati. Zanimal nas je tudi vpliv različnih pretokov zraka oz. prepihovanja suspenzije, ter kako vplivajo na proces različni režimi mešanja. Ugotovljeno je bilo, da tako pretok zraka ima pomemben vpliv na potek reakcije, medtem ko pri različnih načinih mešanja ni bilo opaznejših razlik. Računsko smo določali tudi topnost tribazičnega bakrovega sulfata pri večih pH vrednostih. V tabeli so zbrani podatki o koncentracijah posameznih ionov po vzpostavitvi ravnotežja in kakšen je končni pH v raztopini oziroma suspenziji. Dobljeni rezultati so bili tudi eksperimentalno preverjeni.
Keywords: tribazični bakrov sulfat, brochantite, sinteza
Published: 18.01.2021; Views: 246; Downloads: 40
Full text (3,10 MB)

Abstract: V okviru diplomske naloge smo v prvi fazi raziskav po modificirani metodi sintetizirali mezoporozni kislinski katalizator. Prvotno je bila načrtovana podrobna karakterizacija sintetiziranega katalizatorja po različnih metodah, kar zaradi epidemioloških razmer in časovnih omejitev ni bilo možno izvesti. Katalizator smo sintetizirali na osnovi cetil trimetil amonijevega bromida (CTAB), natrijevega hidroksida, tetraetil ortosilikata (TEOS), (3-trimetoksi)-1-propanetiola (MPTMS) in vode. Učinkovitost njegovega delovanja smo preverili z reakcijo esterifikacije miristinske kisline z etanolom, ki smo jo izvajali v šaržnem reaktorju. Nastali produkt smo analizirali na plinskem kromatografu s plamenskim ionizacijskim detektorjem (GC-FID). Z namenom izračuna presnove miristinske kisline v metil miristat smo pripravili umeritveno krivuljo. Določili smo 53,3 % presnovo reakcije. Področje karakterizacije katalizatorjev smo raziskali s podrobnim pregledom literature in teoretične ugotovitve vključili v poglavje »Materiali in metode dela«.
Keywords: kislinski katalizator, mezoporozni katalizator, karakterizacija, sinteza, esterifikacija
Published: 08.10.2020; Views: 251; Downloads: 61
Full text (1,82 MB)

Abstract: V magistrskem delu bomo predstavili sintezo mehanizma gibajočega stola za pomoč pri vstajanju in usedanju na podlagi določenih zahtev. Kot končnega uporabnika stola bomo definirali osebe z omejeno sposobnostjo gibanja in oslabljenimi mišicami. Na podlagi zahtev teh uporabnikov bomo definirali zahteve samega stola. S pomočjo simulacij kinematike bomo poskusili doseči predpostavljene zahteve stola. Cilj magistrskega dela je zasnova stola kot izdelka, ki je namenjen osebam s posebnimi potrebami. Zasnova stola mora biti takšna, da stol ustvarja silo, ki ves čas sili uporabnika proti vstajanju. Mehanizem mora biti zasnovan tako, da je vrednost sile v vsaki poziciji sorazmerna sili gravitacije, ki deluje na uporabnika, in ga sili proti polnemu sedečemu položaju.
Keywords: simulacija, kinematika, gibanje, ergonomija, sinteza
Published: 11.02.2020; Views: 449; Downloads: 74
Full text (4,62 MB)

Abstract: Varnost v kemijskih procesih postaja vse bolj pomemben vidik že v fazi načrtovanja procesa. V tem magistrskem delu smo upoštevali vidik varnosti v fazi načrtovanja omrežja toplotnih prenosnikov (OTP). Pri tem smo ocenili inherentno varnost s pomočjo mešano celoštevilskega nelinearnega programirnega (MINLP) modela najprej z osnovnim modelom. Nato smo izvedli občutljivostno analizo z različnimi tipi toplotnih prenosnikov, pri čemer smo primerjali ploščine toplotnega prenosa, mase prisotnih snovi, tlačne padce ter razmerja med volumnom in ploščino v toplotnih prenosnikih. Za vsak prenos smo dimenzionirali primeren prenosnik toplote. Izračunane podatke smo nato vstavili v posodobljen model za celotno OTP. Tako dobljene vrednosti ploščin in indikatorjev tveganja smo primerjali z začetnimi vrednostmi. Ugotovili smo, da so bile začetne ploščine vseh toplotnih izmenjevalcev precenjene. Posledično so bili napačno ocenjeni tudi stroški investicije in indikatorji tveganja. Nato smo za izbrane dimenzije toplotnih prenosnikov primerjali indikatorje tveganja za toksičnost, vnetljivost in eksplozivnost med rezultatoma, ko nismo upoštevali natančnih mer toplotnih prenosnikov ter pri upoštevanju natančnih dimenzij toplotnih prenosnikov. Rezultati kažejo, da ima natančno dimenzioniranje prenosnika za posamezne prenose toplote velik vpliv na oceno varnosti v OTP. Z dodatkom natančnega dimenzioniranja prenosnikov toplote smo omogočili natančnejše načrtovanje OTP in realnejše ocenjevanje njihove varnosti.
Keywords: inherentna varnost, omrežje toplotnih prenosnikov, simultana sinteza
Published: 10.10.2019; Views: 439; Downloads: 56
Full text (1,44 MB)