Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V diplomskem delu je s pomočjo računalniške dinamike tekočin, opravljena numerična analiza dvofaznega toka v mali čistilni napravi. Predstavljene so geometrijske lastnosti ter vplivni parametri, kot tudi aeracija v mali čistilni napravi. V nadaljevanju je predstavljeno teoretično ozadje modeliranja. Izpeljana sta tudi ohranitvena zakona mase in gibalne količine. Izvedena je bila poliedrična mreža, analiza vplivnih parametrov pretoka in velikosti mehurčka zraka na aeracijo. Na koncu je bil računan indeks uniformnosti porazdelitve volumskega deleža zraka v mali čistilni napravi. Ugotovljene in predstavljene so optimalne razmere za opravljeno simulacijo.
Ključne besede: mala čistilna naprava, računalniška dinamika tekočin, ANSYS Fluent, aeracija, simulacija
Objavljeno v DKUM: 05.03.2024; Ogledov: 308; Prenosov: 28
Celotno besedilo (2,36 MB)

Opis: Čiščenje odpade komunalne vode predstavlja v sodobnem svetu velik strošek. Uporaba UASB reaktorja bi lahko znižala stroške čiščenja komunalne odpadne vode. Pri anaerobni razgradnji v UASB reaktorju so prisotne tri faze, sestavljene iz več komponent. Na delovanje UASB rektorja vplivajo parametri, kot so temperatura, onesnaženost vode, hitrost pretoka … V sklopu doktorske disertacije je na podlagi eksperimentalnih meritev in ob uporabi matematičnega modela hitrosti usedanja anaerobnih granul razvit model za določitev gostote granule v odvisnosti od premera granule. V nadaljevanju doktorske disertacije je bil za primer večfaznega in večkomponentnega toka anaerobne razgradnje komunalne odpadne vode razvit numerični model anaerobne razgradnje komunalne odpadne vode v UASB reaktorju. Numerični model opisuje trofazni večkomponentni tok in temelji na Euler-Euler-Euler pristopu modeliranja treh zveznih večkomponentnih faz v obravnavanem sistemu. Obravnavane so tekoča faza, ki predstavlja odpadno vodo, sestavljeno iz vode in onesnaževala, trda faza, ki predstavlja anaerobne granule, sestavljane iz granule in onesnaževala, in plinasta faza, ki predstavlja v granuli proizveden bioplin, sestavljen iz metana in ogljikovega dioksida. Razviti numerični model vključuje določene poenostavitve fizikalnega dogajanja z namenom uporabnosti modela in njegove uporabe za napovedovanje učinkovitosti procesa pridelave bioplina v obravnavanem sistemu. Razviti numerični model je testiran pod različnimi vstopnimi pogoji in na različnih geometrijskih oblikah reaktorja. Rezultati, dobljeni z numeričnim modelom, so primerjani z rezultati, dobljenimi v laboratorijskem UASB reaktorju. V laboratorijskem UASB reaktorju smo čistili komunalno odpadno vodo in modelno vodo. Modelna voda omogoča konstantno onesnaženje odpadne vode in s tem lažjo primerjavo rezultatov, dobljenih z numeričnim modelom. Rezultati, dobljeni z numeričnim modelom, nakazujejo primernost razvitega modela za opis anaerobne razgradnje odpadne komunalne vode v UASB reaktorju.
Ključne besede: UASB reaktor, usedanje granul, večfazni večkomponentni tok, računalniška dinamika tekočin, anaerobna razgradnja
Objavljeno v DKUM: 06.10.2023; Ogledov: 440; Prenosov: 35
Celotno besedilo (6,43 MB)

Opis: Komercialni toplovodni kotel na lesene pelete je bil konstrukcijsko spremenjen tako, da je bilo mogoče izvajati merjenje procesnih parametrov tekom obratovanja. Med eksperimentalno preiskavo je bilo izmerjenih in zabeleženi več vitalnih procesnih parametrov: (1) osnovni parametri delovanja kotla, kot so temperatura hladilne vode, pretok hladilne vode, temperatura dimnih plinov in dovajanje goriva, (2) emisije snovi, tj. koncentracije več vrst snovi v dimnih plini, (3) temperature zgorevanja in dimnih plinov v zgorevalni komori in (4) pretoki zračnih tokov, ki so vstopali v zgorevalno komoro. Rezultati eksperimentalnega dela so služili vzpostavitvi in validacijo numerične simulacije zgorevanja. V tem delu je modeliranje zgorevanja izvedeno z uvedbo dvosmerne izmenjave med modelom pretvorbe sloja goriva in simulacijo zgorevanja plinske faze. Pretvorba trdnega goriva je modelirana z empiričnim 1D modelom gorivne plasti, ki je odvisen od izmerjenih obratovalnih parametrov, lastnosti goriva in empiričnega opisa procesa pretvorbe trdnega goriva. Numerično sta bila raziskana dva primera. Primer A je predstavnik »šibke« strategije stopenjskega dovajanja zraka, primer B pa »močne« strategije. Rezultati so pokazali da so temperature napovedane z RDT so sledile enakemu trendu kot izmerjene vrednosti, čeprav so bile v povprečju previsoke. RDT napovedi emisij CO so pokazale enak trend kot meritve, vendar je bilo pri prehodu s šibke na močno strategijo zgorevanja po stopnjah, napovedana za 69 % nižja redukcija v primerjavi z izmerjeno redukcijo CO. RDT napovedi emisij NO so pokazale enak trend kot meritve, vendar je bilo pri prehodu s šibkega na močno strategijo zgorevanja po stopnjah, napovedana za 10 % višja redukcija v primerjavi z izmerjeno redukcijo NO. Kljub preveliki napovedi temperature, ob upoštevanju pristopa inženirskega modeliranja s številnimi poenostavitvami in neznankami, lahko natančnost napovedi emisij štejemo za zadostno za inženirske namene. Predstavljeni pristop modeliranja bi tako lahko uporabili za vrednotenje novih procesnih parametrov, geometrijskih zasnov in konfiguracij šob za dovod SZ. 
Ključne besede: Zgorevanje, lesni peleti, mala kurilna naprava, fiksna rešetka, računalniška dinamika tekočin (RDT), empirični model zgorevanja, eksperimentalno delo, meritve emisij, meritve procesnih parametrov, temperatura zgorevanja.
Objavljeno v DKUM: 21.10.2022; Ogledov: 624; Prenosov: 104
Celotno besedilo (9,32 MB)

Opis: Cilj naloge je izdelava numeričnega modela Venturijevega mokrega čistilnika in določitev tlačnih padcev v napravi. V sklopu naloge so bili s pomočjo analitičnega preračuna določeni padci tlaka s poudarkom na Ventruijevem grlu. Izkaže se, da je največji tlačni padec glede na analitičen preračun v Venturijevem grlu, nato mu sledi del naprave, kjer so nameščeni cevni snopi. Po analitičnem preračunu sledi izdelava numeričnega modela s pomočjo računalniške dinamike tekočin, ki pa za razliko od analitičnega primera vključuje le plinsko fazo, saj modeliranje dvofaznega toka presega možnosti izdelave diplomske naloge na trenutni stopnji študija. V sklopu priprave numeričnega modela je bila izdelana geometrija numeričnega modela, računska mreža in določeni so bili robni pogoji, pri katerih deluje naprava. Primerjava rezultatov numeričnega modela, ki vključuje le plinsko fazo z rezultati analitičnega preračuna, ki vključuje tako plinsko kot kapljevito fazo pokaže na dobro kvalitativno ujemanje poteka tlačnih padcev glede na različne geometrijske in procesne spremembe obravnavanega sistema. Kvantitativna primerjava rezultatov pa nam poda, da imamo v primeru numerične simulacije glede na analitičen preračun manjše tlačne padce, kar je pričakovano, saj numerična simulacija ne vključuje kapljevite faze v obravnavanem sistemu.
Ključne besede: mokri pralnik, Venturi, računalniška dinamika tekočin, numerična simulacija
Objavljeno v DKUM: 14.09.2022; Ogledov: 564; Prenosov: 0

Opis: V okviru diplomske naloge smo simulirali geometrijo dovoda na obstoječi napravi, kjer vstopa reakcijski plin (vodik) v reakcijsko cev naprave za ultrazvočno razpršilno pirolizo (USP) s pomočjo uporabe numeričnih metod. Pri tem vstopu vodika pride do mešanja z nosilnim plinom (dušik). USP naprava je sestavljena iz evaporacijske ter dveh reakcijskih con enakih dolžin, v katero vstopa aerosol s perkurzorsko spojino. V začetnem delu smo izvedli eksperiment na USP napravi tako, da smo za vstopne parametre izbrali tiste, ki so bili teoretično najustreznejši: konstantni pretok vodika 5 L/min in tri različne pretoka dušika (5 L/min, 10 L/min in 15 L/min). V nadaljevanju smo izvedli validacijo z numerično simulacijo z uporabo programa ANSYS CFX. Geometrije modelov so bile izvedene z uporabo programa Solidworks. Vstopna geometrija dovoda vodika je vključevala študijo lege in radija vstopa dovoda glede na reakcijsko cev, kakor tudi študijo kota in premer dovoda. Pri simulaciji smo izbrali značilne pretoke obeh plinov v območju od 5 L/min do 15 L/min. Rezultati so pokazali, da je bila najboljša geometrija z dovodom reakcijskega plina od spodaj. V nadaljevanju smo v simulacijo osnovne geometrije z izbranimi pretoki plinov vključili še temperaturo tako, da smo v coni evaporacije upoštevali 150 °C, v ostalih dveh conah pa 400 °C. Rezultati študije so pokazali, da nam numerične simulacije predstavljajo ustrezno orodje za študij toka reakcijskega plina v UPS napravi, saj so dobljeni rezultati primerljivi z rezultati eksperimentalnih testiranj. Tako lahko numerične simulacije uporabimo za ustrezno ovrednotenje optimalne geometrije dovoda za vstop reakcijskega plina.
Ključne besede: USP naprava, vodik, dušik, mešanje plinov, računalniška dinamika tekočin, simuliranje tokov tekočin, AnsysCFX
Objavljeno v DKUM: 24.09.2021; Ogledov: 875; Prenosov: 71
Celotno besedilo (1,84 MB)