Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Magistrsko delo predstavlja proizvodnjo sintetičnega metana, ki bi lahko nadomestil zemeljski plin. Za reakcijo metanacije je potreben vodik. Ta se v delu proizvede z elektrolizo, ki jo poganja elektrika obnovljivih virov. Proces je namenjen sezonskemu shranjevanju energije, kjer se viški elektrike poletnega časa shranijo v obliki metana za obdobja primanjkljajev energije. V ta namen, smo s programom Aspen Plus najprej izvedli poenostavljeno enostopenjsko simulacijo metanacije CO2. Pretok CO2 je baziral na ocenjeni sestavi in pretoku bioplina iz realne bioplinarne. Upoštevali smo, da se tudi celoten bioplin lahko uporabi kot reaktant. Enostopenjska metanacija je služila predvsem za razumevanje obnašanja reakcije. Ker z eno reakcijsko stopnjo v produktu nismo dosegali dovolj visokega deleža metana, smo izvedli še poenostavljeno dvostopenjsko metanacijo. Določili smo pogoje, pri katerih bi dosegali dovolj visoko vsebnost metana, da bi produkt bil primeren za injiciranje v plinovode. Za primer, ko se bioplin ne uporabi v metanaciji, smo v programu Aspen Adsorption izvedli dinamični simulaciji nadgradnje bioplina z adsorpcijskimi tehnikami. Mešanico bioplina smo z nizkimi izgubami metana uspešno nadgradili do biometana, s sestavo, ki je primerna za injiciranje v plinovode. S pomočjo rezultatov začetne dvostopenjske simulacije smo razvili delno integrirano shemo s sočasno proizvodnjo elektrike, ki je sposobna proizvesti od 1 t/h do 1,3 t/h sintetičnega metana. Pri tem je v procesu možna uporaba čistega CO2, ali pa celo mešanice bioplina in CO2. Proizveden sintetični metan je vseboval več kot 97 mol.% CH4, po dehidraciji s silikagelom, pa smo zagotovili sestavo, ki je primerna za injiciranje v plinovode mnogih Evropskih držav.
Ključne besede: Sintetični metan, bioplin, metanacija CO2, adsorpcija, Aspen Plus, Aspen Adsorption
Objavljeno v DKUM: 14.09.2023; Ogledov: 185; Prenosov: 0
Celotno besedilo (13,41 MB)

Opis: Kriogeno shranjevanje energije predstavlja eno izmed perspektivnih procesov shranjevanja odvečne energije. Na svetu je vse bolj aktualen ladijski transport zemeljskega plina, ki je zaradi specifike transporta utekočinjen. V terminalih UZP, do katerih poteka transport UZP, je potreben proces, pri katerem poteka uplinjanje UZP, ki se ga nato uvaja v visokotlačno transmisijsko plinovodno omrežje. Nam najbližji terminal uplinjanje UZP je na Hrvaškem otoku Krk, v kraju Omišalj. Pri procesu fazne spremembe zemeljskega plina iz tekočega v plinasto, je potrebno veliko energije, ki je potrebna za proces uplinjanja UZP in za uplinjanje izkorišča toploto morske vode. Višek proizvedene kriogene energije se izkoristi za proizvodnjo električne energije, s pomočjo turbin in znaša približno 840.000 kJ ton-1 UZP. Za povečanja izkoristka kriogene energije uplinjanja UZP, je ustrezna soproizvodnja tekočega zraka, ki izkorišča kriogeno temperaturo UZP, ki je približno enaka temperaturi utekočinjenega zraka. V magistrskem delu je opravljena računalniška simulacija proizvodnje tekočega zraka, z izrabo kriogene energije uplinjanja UZP, z 3 različnimi modeli, pri različnih obratovalnih pogojih procesa. Računalniška simulacija je izvedena s programskim paketom Aspen Plus. Soproizvodnja tekočega zraka je smiselna pri modelu s frakcionirno destilacijo. Specifična entalpija znaša 320 kJ kg-1. Prav tako se zmanjša poraba energije procesa, ki znaša 281.634 kW. Uničena eksergija znaša 108,03 kJ na kg UZP. Letno povečanje prihodka procesa je 2,34 M€ in dobiček od procesa je 2,18 M€. Stroški investicije znašajo 2,76 M€, pri obratovalni stroških 638.000 €. Dodatno izboljšanje procesa je možno z uporabo tekočega dušika kot hladiva, ki zmanjša investicijske in obratovalne stroške procesnih naprav.
Ključne besede: utekočinjen zemeljski plin, utekočinjen zrak, kriogena energija, frakcionirna destilacija, terminal UZP, izraba kriogene energije.
Objavljeno v DKUM: 06.09.2023; Ogledov: 110; Prenosov: 20
Celotno besedilo (4,21 MB)

Opis: Kakovost zraka pomembno vpliva na kvaliteto našega življenja, kar se dosega z nadziranjem prisotnih onesnažil v ozračju. Ustreznost kvalitete zraka nadzoruje Javna agencija Republike Slovenije za okolje (ARSO), ki vsakodnevno objavlja podatke o vsebnosti onesnažil v ozračju. Cilj diplomske naloge je bil na podlagi javno dostopnih podatkov opraviti analizo onesnaženosti zraka pri nas. Izbrali smo področja, ki se razlikujejo po reliefu, vremenskih razmerah in poseljenosti, saj smo želeli ugotoviti, kakšni so vzroki za prisotnost različnih onesnažil v ozračju. V delu smo analizirali naslednja onesnažila: SO2, NO2/NOx in prašne delce PM10 ter PM2,5 na posameznih merilnih mestih v obdobju od 2010 do 2020. V diplomski nalogi smo ugotovili, da sta meteorologija in reliefna razgibanost tesno povezani s koncentracijo onesnažil v ozračju. Z analizo vpliva temperature in relativne vlažnosti na kakovost zraka smo ugotovili, da visoka temperatura in nizka relativna vlažnost prispevata k čistejšemu ozračju. Prav tako se onesnaženost spreminja tekom leta in se v zimskem letnem času poveča, v poletnem pa zniža. Temeljni problem onesnaženosti zraka predstavljajo delci PM10, ki postavljajo človeško zdravje v nevarnost. Na prometnih vpadnicah glavni vir onesnaženosti predstavljajo NO2/NOx, v okolici termoelektrarn, industrijskih obratov in malih kurišč pa SO2.
Ključne besede: zrak, onesnaženost, kvaliteta, PM10, PM2, 5, Slovenija
Objavljeno v DKUM: 19.07.2022; Ogledov: 557; Prenosov: 72
Celotno besedilo (2,60 MB)

Opis: Zaradi velikih teženj po zniževanju stroškov in maksimalnem izkoristku energije je uporaba toplotnih črpalk v industrijskih procesih vse bolj prisotna. V magistrskem delu smo primerjali obratovalne lastnosti dobro poznane in raziskane absorpcijske toplotne črpalke z manj znano ejektorsko toplotno črpalko. V teoretičnem delu magistrskega dela je narejen pregled različnih toplotnih črpalk. Navedeni so principi obratovanja in glavne značilnosti posameznih tipov hladilnih naprav. Na kratko so predstavljene tudi glavne lastnosti delovnih fluidov. V eksperimentalnem delu smo z uporabo programa Aspen HYSYS simulirali delovanje absorpcijske in ejektorske toplotne črpalke. Kot delovno snov smo v absorpcijski toplotni črpalki izbrali H2O/NH3, v ejektorski toplotni črpalki pa R600a (metilpropan). Preverili smo, kako na njuno delovanje in učinkovitost (COP) vplivajo različni obratovalni pogoji. Nadalje smo dobljene rezultate obeh naprav primerjali in njuno obratovanje tudi ekonomsko ovrednotili. Na podlagi rezultatov eksperimentalnega dela je moč zaključiti, da ejektorska toplotna črpalka obratuje bolj učinkovito. Pri neposredni primerjavi obeh črpalk je pri izbranih pogojih COP absorpcijske toplotne črpalke variiral od 0,61 do 0,69. Medtem ko je ejektorska toplotna črpalka obratovala s COP med 1,43 in 1,69.
Ključne besede: absorpcijska toplotna črpalka, ejektorska toplotna črpalka, ejektor, hladilno sredstvo, koeficient učinkovitosti, simulacija
Objavljeno v DKUM: 01.02.2022; Ogledov: 733; Prenosov: 0
Celotno besedilo (3,02 MB)

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 v DKUM: 22.09.2021; Ogledov: 821; Prenosov: 112
Celotno besedilo (4,34 MB)