1. Uporaba spletne platforme Simscale za simulacije mehanike tekočin in prenosa toploteTamara Gavrić, 2021, diplomsko delo Opis: Inženirji smo pomemben faktor pri razvijanju novih procesov. Večkrat se srečujemo s problemom vizualizacije zasnovanih idej in uresničitvijo le teh. Zato si pomagamo s simulacijami, ki so lahko plačljive ali prosto dostopne, kot je tudi SimScale. SimScale je platforma v oblaku, ki omogoča takojšen dostop do računalniške dinamike fluidov (CFD), ki inženirjem in oblikovalcem pomaga pri enostavnem preizkušanju zmogljivosti, optimizaciji trajnosti ali izboljšanju učinkovitosti njihove zasnove. SimScale je dostopen iz običajnega spletnega brskalnika in katerega koli računalnika, kar odpravlja ovire, ki spremljajo tradicionalna simulacijska orodja. V diplomski nalogi so izvedene tri simulacije naprav oz. pojavov s pomočjo brezplačne spletne platforme Simscale. Za vsako simulacijo je podan opis pojava ali naprave, njihov pomen v industriji, potek potrebnih nastavitev v simulacijskem drevesu in analiza oz. vpogled in ovrednotenje dobljenih rezultatov.
Ključne besede: SimScale, simulacija, cevni prenosnik toplote, padec tlaka, ejektor
Objavljeno: 22.09.2021; Ogledov: 48; Prenosov: 7
 Celotno besedilo (3,04 MB) |
2. Proizvodnja bioetanola iz lignocelulozne biomaseKlemen Rola, 2021, diplomsko delo Opis: V diplomskem delu je predstavljen proces proizvodnje bioetanola iz lignocelulozne biomase, skupaj s problematiko s katero se v procesu srečujemo. Poudarek je predvsem na destilaciji in dehidraciji bioetanola. V ta namen je bila v programu Aspen Plus izvedena simulacija za pridobivanje bioetanola blizu azeotropne sestave. Destilacija je sestavljena iz dveh zaporedno vezanih rektifikacijskih kolon, ki sta bili vsaka zase modelirani in optimizirani z NQ analizo. Na vsaki koloni je bila izvedena občutljivostna analiza za namen proučevanja vpliva različnih parametrov na porabo toplotne energije. Za pridobivanje čistega etanola smo izvedli azeotropno destilacijo s cikloheksanom in destilacijo s spreminjajočim tlakom. Cilj dehidracije je pridobiti 99,60 ut.% etanola. Azeotropna destilacija je bila modelirana z dvema kolonama: glavno kolono, kjer se pridobi bioetanol visoke čistoče in regeneracijsko kolono, kjer se na dnu kolone pridobi čista voda. Destilacija s spreminjajočim tlakom je bila modelirana z dvema zaporedno vezanima kolonama, ki obratujeta pri različnih tlakih. To omogoči pridobivanje čistega bioetanola. Na sistemu se je izvedla občutljivostna analiza, za namen proučevanja interakcij med obema kolonama. Ugotovljeno je bilo, da ima spreminjanje deleža destilata obeh kolon največji vpliv na porabo energije v obeh kolonah. Za namen primerjanja porabe toplotne energije smo izračunali neto porabo toplotne energije na enoto proizvedenega brezvodnega bioetanola. Vrednosti so bile primerljive z literaturo. Ugotovljeno je bilo da se dodatno znižanje v porabi energije lahko doseže z rekuperacijo energije, ali z uporabo drugih tehnik za dehidracijo. Kombinacija rekuperacije in uporabe manj energijsko intenzivnih postopkov lahko močno zmanjša porabo energije v procesu. Zaključili smo, da je za zmanjšanje porabe energije v proizvodnji bioetanola iz lignocelulozne biomase smiselno razmišljati tudi o kogeneraciji energije iz drugih stranskih produktov.
Ključne besede: Bioetanol, Destilacija, Lignocelulozna biomasa, Azeotrop, Aspen Plus
Objavljeno: 22.09.2021; Ogledov: 54; Prenosov: 7
Celotno besedilo (4,34 MB) |
3. Računalniška simulacija subkritičnih in transkritičnih toplotnih črpalkSven Gruber, 2021, diplomsko delo Opis: Toplotne črpalke so naprave, ki izrabljajo nizkotemperaturne vire za visokotemperaturno gretje, navadno sanitarne vode. V diplomskem delu smo s pomočjo računalniškega paketa Aspen Plus V10 primerjali subkritične in transkritične toplotne črpalke s štirimi različnimi naravnimi hladilnimi sredstvi: ogljikov dioksid, amonijak, propan in izobutan. Simulacije so bile izvedene pri izstopnih temperaturah hladilnega sredstva iz kondenzatorja oz. plinskega hladilnika med 15 °C in 30 °C in temperaturah uparjanja od -30 °C do 10 °C. Za cilj smo si zastavili gretje konstantnega toka vode na temperaturo med 40 °C in 60 °C, s koraki po 10 °C.
Namen diplomske naloge je bil poiskati najučinkovitejše naravno hladilno sredstvo, ki bi predstavljalo ekonomsko ugodno rešitev in hkrati okolju prijazno alternativo trenutno uporabljenim toksičnim in okolju škodljivim hladilnim sredstvom.
Najvišje vrednosti COP smo zasledili pri temperaturi uparjanja 10 °C, temperaturi hladilnega sredstva po kondenzaciji 15 °C in najnižji tarčni izstopni temperaturi vode 40 °C. V transkritičnem ciklu je najučinkovitejše hladilno sredstvo ogljikov dioksid, v subkritičnem se pa je amonijak izkazal boljše od ostalih. Slednji je skupno boljši od transkritičnega ogljikovega dioksida, vendar ima določene slabe lastnosti kot so toksičnost v višjih koncentracijah, vnetljivost in nekompatibilnost z bakrom.
Ključne besede: toplotne črpalke, subkritičen cikel, transkritičen cikel, COP, naravna hladilna sredstva
Objavljeno: 08.09.2021; Ogledov: 154; Prenosov: 17
Celotno besedilo (2,91 MB) |
4. Termokemijsko shranjevanje energijeRok Kramberger, 2021, diplomsko delo Opis: V diplomskem delu je predstavljeno teoretično ozadje shranjevanja energije in materiali, ki jih lahko uporabimo za shranjevanje energije. Vkjučena je primerjava osnovnih mehanizmov shranjevanja energije, s podanimi prednostmi in slabostmi vsakega mehanizma. Namen diplomskega dela je bil raziskati in opraviti pregled obstoječih in potencialnih materialov, s pomočjo katerih je možno termokemijsko shranjevanje energije.
Osrednji del diplomskega dela vključuje podroben pregled materialov za termokemijsko shranjevanje energije. Materiali so razdeljeni na različne načine shranjevanja energije, kot so: shranjevanje s kemijsko reakcijo plin-plin, tekočina-plin, trdno-plin in kemijsko sorpcijsko shranjevanje energije. V nadaljevanju so predstavljeni najnovejši koncepti termokemijskega shanjevanja energije. Ti koncepti so: Izboljšani CaO peleti s dodatkom TiO2, sistem za shranjevanje energije na osnovi reakcije MnCl2 in NH3, reakcija na osnovi redoks para BaO2 in BaO, ter možnost uporabe SrCl2 za termokemijsko shranjevanje energije. Glavne prednosti termokemijskega shranjevanje energije v primerjavi z drugimi mehanizmi so: višja energijska gostota, najvišja efektivnost, možnost shranjevanja na daljši rok, pri ambientnih temperaturah in ta oblika shranjevanja energije omogoča transport le-te na večje razdalje. Stroški, ki jih prinaša razvoj, so visoki, postopek razvijanja je zahteven.
V diplomskem delu je prikazana primerjava različnih materialov za termokemijsko shranjevanje energije. Kot praktični primer je podana ocena okvirnih stroškov uporabe za potrebe gospodinjstev v manjšem mestu. Možnost širše uporabe termokemijskega shranjevanja energije se kaže kot način za preprečevanje poškodb elektronskih naprav, ki jih povzroča toplota.
Ključne besede: termokemijsko shranjevanje energije, shranjevanje toplote, kemijska reakcija, faze procesa, materiali s kemijsko reakcijo.
Objavljeno: 08.09.2021; Ogledov: 146; Prenosov: 18
Celotno besedilo (1,45 MB) |
5. Energetska optimizacija vzporedno delujočih procesov za proizvodnjo formaldehida in zmanjševanje emitiranih količin co2József Mursics, 2020, doktorska disertacija Opis: Doktorska disertacija obravnava energetsko optimizacijo delujočih procesov za proizvodnjo in nadaljnjo predelavo formaldehida in zmanjševanje obremenjevanja okolja s posebnim poudarkom na minimizaciji celotnih količin emitiranega CO2.
Odpadni plini proizvodnega procesa pridobivanja formalina, morajo ustrezati okoljskim predpisom EU, ki bodo pričakovano zahtevali zmanjšanje vsebnosti formaldehida in hlapljivih organskih spojin. V tem cilju smo razvili dva postopka:
• postopek, ki vključuje nadgradnjo obstoječih postopkov odstranjevanja formaldehida in ostalih hlapljivih organskih spojin z dodatno absorpcijsko napravo in
• postopek sosežiga odpadnih plinov, ki nastanejo pri postopku pridobivanja formalina s kovinskim oksidom, z zemeljskim plinom v plinski turbini, kjer se formaldehid in hlapne organske spojine v celoti odstranijo, hkrati pe se pridobiva tudi električna energija.
Računalniške simulacije smo izvedli s programskim paketom Aspen Plus, z upoštevanjem ravnotežne konstante absorbcije in reakcije nizkih koncetracij formaldehida v vodi.
Ekonomske analize so potrdile, da je možno z ustrezno zasnovo vzporedno delujočih procesov znatno znižati obratovalne in fiksne stroške in emisije formaldehida v okolje zmanjšati za več kot petkrat, v primeru prve metode (srebrov katalizator) in na ničelno vrednost v primeru druge metode (kovinskooksidni katalizator).
Ključne besede: proizvodnja formalina, formaldehid, odpadni industrjski plini, proizvodnja energije, ekologija, emisije CO2
Objavljeno: 29.03.2021; Ogledov: 229; Prenosov: 33
Celotno besedilo (3,26 MB) |
6. Odstranjevanje težkih kovin iz kontaminiranih zemljin s šibkimi kislinamiMaja Poljšak, 2020, diplomsko delo Opis: V diplomskem delu je predstavljena študija o težkih kovinah, njihovih lastnostih, vplivu na okolje. Predstavljeni so predvsem načini odstranjevanja težkih kovin iz kontaminiranih zemljin. Med vsemi načini odstranjevanja je podrobneje predstavljeno pranje tal s šibkimi kislinami, ki lahko poteka po ex situ in in situ metodi. Kisline vplivajo na težke kovine tako, da jim povečajo mobilnost ter učinkovitost spiranja kovin s tal. Izveden je bil poizkus odstranjevanja cinka in kadmija s klorovodikovo kislino, pri katerem smo rezultate primerjali z rezultati odstranjevanja s citronsko kislino iz strokovnih člankov. Ugotovili smo, da je pranje tal s šibko kislino bolj učinkovita, saj je učinek ekstrakcije večji in manjša je možnost sekundarnega onesnaženja. Naredila sem tudi analizo raziskav o onesnaženosti tal s težkimi kovinami v Sloveniji med leti 2004 in 2008, katera je pokazala da Slovenija v večini ni onesnažena s težkimi kovinami, prisotne so le na lokacijah, kjer se je nekoč izvajala rudniško-topilniška dejavnost.
Ključne besede: Kontaminirana zemljina, težke kovine, remediacija zemlje, kisline, šibke kisline
Objavljeno: 03.11.2020; Ogledov: 223; Prenosov: 42
Celotno besedilo (2,00 MB) |
7. Primerjava energetske učinkovitosti večstanovanjskih objektov v različnih obdobjihAnalina Kralj, 2020, diplomsko delo Opis: Višja energetska učinkovitost prispeva k zmanjšanju emisij toplogrednih plinov, izboljšanju kakovosti zraka in k boljšim gospodarskim rezultatom. Stavbe naj bi doprinesle kar 40 % porabo energije in 36 % emisij CO2, zato je ključna energetska učinkovitost objektov oz. stavb. Država spodbuja k ozaveščanju, informiranju in izobraževanju o energetski učinkovitosti s pomočjo različnih prospektov in subvencij. V okviru diplomske naloge smo analizirali energetsko učinkovitost večstanovanjskih objektov zgrajenih v različnih časovnih obdobjih. S pomočjo preračunov energetskih izkaznic smo preučevali porabljeno energijo večstanovanjskih objektov. Na to smo grafično v Excelu primerjali dejanske meritve z dovoljenimi oz. zahtevanimi in ugotovili, da vrednosti med izmerjenimi in zahtevanimi v večini primerov odstopajo. Največja odstopanja so bila pri najstarejšem preučevanem objektu, ki je najbolj obremenilen za okolje. S pomočjo termografije smo na primeru Primius naselja ugotavljali energetske pomanjkljivosti. Zunanje motnje (npr. Sonce) imajo velik vpliv na same meritve, posledično lahko dobimo neverodostojni termogram. Rezultati kažejo, da največ toplote uhaja skozi okna. V diplomskem delu smo prišli do sklepa, da na energetsko učinkovitost stavbe vpliva starost, orientiranost stavbe, etaža v kateri se nahaja stanovanje in število oken. Starejša kot je gradnja večstanovanjskih objektov, več je energetskih pomanjkljivosti in s tem višja poraba energentov. Največ prihrankov končne energije lahko dosežemo s toplotno izolacijo fasade in z zamenjavo stavbnega pohištva.
Ključne besede: energetska izkaznica, energetska učinkovitost, izolacija, termografija
Objavljeno: 08.10.2020; Ogledov: 186; Prenosov: 37
Celotno besedilo (4,64 MB) |
8. Izkoriščanje odvečnih nizkotemperaturnih toplotnih tokov za proizvodnjo energijeEva Gider, 2020, magistrsko delo Opis: Magistrsko delo prikazuje izrabo odvečnih toplotnih tokov za proizvodnjo energije. V teoretičnem delu magistrskega dela smo pregledali literaturo s področja obnovljive rabe energije, osredotočili smo se na odvečno toploto v sežigalnicah odpadkov. Dimni plini, ki nastajajo v sežigalnicah nosijo velik potencial za izkoriščanje toplote. Predstavljena je zasnova celotne sežigalnice, ter princip delovanja. Sežigalnice odpakov so zgrajene iz večih delov, osrednji del predstavlja HRSG enota. HRSG kotel je zgrajen iz večih delov, zato je predstavljal velik izziv za simulacijo.
Eksperimentalni del magistrske naloge smo izvedli v simulatorju Aspen Plus. Izvedli smo 3 simulacije. Najprej smo simulirali sežigalnico z dvema turbinama, kjer smo proizvajali visokotlačno in nizkotlačno paro. Primerjali smo, kako vpliva pretok pare v turbino na njeno moč. Ugotovili smo, da večji pretok pare v turbino daje večjo moč turbine. Prav tako smo spreminjali vhodni tlak, ter ugotovili da para pri višjem tlaku daje večje moči turbine. Para v turbino je bila vedno pregreta, saj smo se tako izognili kondenzaciji na turbini. V sežigalnici z dvema turbinama smo imeli navadne turbine, ki kondenzacije ne omogočajo. Ker pa se v zadnjem času na tržišču pojavljajo inovativne kondenzacijske turbine, smo to možnost preizkusili v simulaciji sežigalnice z eno turbino. Ugotovili smo, da daje kondenzacijska turbina veliko višje izkoristke, ter da so vstopni tlaki v turbino lahko zelo visoki. Nazadnje smo simulirali še toplotno črpalko, v katero smo uvajali nizkotemperaturne toplotne tokove. Ugotovili smo, da je lahko delovanje sežigalnice z vsemi omenjenimi enotami energetsko visoko učinkovito.
Ključne besede: sežigalnice dimnih plinov, HRSG, proizvodnja energije, izkoriščanje odpadne toplote, toplotna črpalka, nizkotemperaturni toplotni tokovi
Objavljeno: 09.06.2020; Ogledov: 397; Prenosov: 92
Celotno besedilo (2,46 MB) |
9. Izkoriščanje odvečne toplote industrijskih in kogeneracijskih hladilnih sistemovJan Drofenik, 2019, magistrsko delo Opis: V teoretičnem delu magistrskega dela najprej pregledamo delovanje dveh različnih izvedb toplotnih črpalk, razvoj hladilnih sredstev in osnove kogeneracije. Nato smo predstavili delovanje patentirane inovativne tehnične rešitve, s katero bi povečali učinkovitost delovanja proizvodnje toplote s kogeneracijsko napravo. V inovativno tehnično rešitev je nameščen dodatni toplotni prenosnik, katerega namen je izkoriščanje odvečne toplote kogeneracijske naprave. Poleg toplotnega prenosnika in kogeneracijske naprave v sistemu z inovativno tehnično rešitvijo pridobivamo toplotno energijo še s toplotno črpalko. Ta lahko kot vir toplote uporablja odvečno toploto industrijskih hladilnih sistemov.
Praktični del magistrskega dela je sestavljen iz dveh delov. Najprej smo s simulacijami v programu Aspen Plus preverili delovanje dveh različnih izvedb toplotnih črpalk. Ugotovili smo, da je bolj učinkovita toplotna črpalka z vmesnim toplotnim prenosnikom, zato smo na njej izvedli analizo občutljivosti s spreminjanjem temperature predgretih par hladilnega sredstva. Nato smo se lotili računskega dela. Izračunali smo skupno toplotno moč sistema za proizvodnjo toplote z inovativno tehnično rešitvijo in temperaturo vroče vode, ki jo vodimo v sistem za akumulacijo toplote. Na podlagi izračunane skupne toplotne moči smo izračunali letno proizvodnjo toplote sistema in količino goriva, ki ga zato porabimo. To smo primerjali s klasično proizvodnjo toplote z vročevodnimi kotli. Nazadnje smo izvedli še ekonomsko analizo investicije v sistem z inovativno tehnično rešitvijo, ki bi nadomestil obstoječo proizvodnjo toplote z vročevodnimi kotli.
Ključne besede: kogeneracija, simulacija toplotne črpalke, racionalna raba energije, uporaba odpadne toplote, motor z notranjim zgorevanjem, ekonomska analiza
Objavljeno: 05.11.2019; Ogledov: 656; Prenosov: 116
Celotno besedilo (2,96 MB) |
10. Izkoriščanje odpadne toplote s trikotnim ekspanzijskim ciklomRok Špindler, 2019, magistrsko delo Opis: Zaradi ekonomskih in ekoloških vidikov se teži k vedno učinkovitejši izrabi energije. V marsikaterem procesu se pojavljajo nizkotemperaturni viri energije, ki jih s procesi za proizvodnjo električne energije iz toplote, ki so trenutno v množični uporabi, ne moremo dovolj učinkovito izkoristiti. Kot alternativa tem procesom se pojavlja trikotni ekspanzijski cikel, kjer se zaradi odsotnosti faznega prehoda delovnega fluida pri segrevanju toplota prenese veliko bolj učinkovito. Računalniške simulacije trikotnega ekspanzijskega cikla, organskega Rankinovega cikla in Kalina cikla ter primerjava med njimi so pokazale, da je trikotni ekspanzijski cikel veliko bolj učinkovit pri proizvodnji električne energije iz nizkotemperaturnih virov toplote. Z njim smo vedno pridobili največjo neto električno moč pri različnih nizkotemperaturnih virih toplote. Prav tako je po procesni zasnovi trikotni ekspanzijski cikel enostavnejši od organskega Rankinovega cikla in Kalina cikla.
Ključne besede: Trikotni ekspanzijski cikel, odpadna toplota, Aspen Plus
Objavljeno: 10.10.2019; Ogledov: 535; Prenosov: 79
Celotno besedilo (1,30 MB) |
