81. SINTEZA SAHAROZA PALMITATA V ORGANSKIH TOPILIHMaja Bahlen, 2011, undergraduate thesis Abstract: Namen diplomskega dela je bil sintetizirati saharozo palmitat, ki se uporablja v kozmetični, farmacevtski in prehrambeni industriji. Osredotočili smo se na sintezo saharoza palmitata v t-butanolu, vendar smo za primerjavo izvedli tudi sinteze v drugih organskih topilih, kot so etil metil keton, aceton in tert-amil alkohol. Encimsko katalizirano sintezo saharoza palmitata smo izvedli v mešalnem šaržnem reaktorju pri temperaturi 60 °C. Reakcijo smo katalizirali z imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica. Produkt reakcije je bil saharoza mono-, di- in tri-palmitat. Reakcije smo izvedli z različnimi množinskimi razmerji substratov (palmitinska kislina : saharoza). Najvišjo presnovo smo dobili v primeru, ko je bilo množinsko razmerje substratov (palmitinska kislina : saharoza) 10 : 90.
Keywords: encimsko katalizirana sinteza, lipaza B iz Candida antarctica, saharoza palmitat, organska topila, t-butanol
Published in DKUM: 04.10.2011; Views: 4303; Downloads: 247
 Full text (2,21 MB) |
82. ENCIMSKO KATALIZIRANA SINTEZA ESTROV MAŠČOBNIH KISLIN Z IMOBILIZIRANO LIPAZO B IZ CANDIDA ANTARCTICA V ETIL METIL KETONU IN SUPERKRITIČNEM OGLJIKOVEM DIOKSIDUMaja Krivec, 2011, undergraduate thesis Abstract: V zadnjih 20 letih zanimanje za encimsko katalizirano sintezo estrov kot so sladkorni estri, narašča, saj je uporaba večine kemijsko sintetiziranih produktov omejena, zaradi številnih problemov povezanih z načinom proizvodnje.
Namen diplomske naloge je bil sintetizirati sladkorne estre maščobnih kislin, ki jih uporabljamo v kozmetični, prehrambeni in farmacevtski industriji. Osredotočili smo se predvsem na sintezo saharoze monopalmitata. Za primerjavo smo izvedli tudi sintezo fruktoze in glukoze palmitata. Encimsko katalizirano sintezo sladkornih estrov maščobnih kislin smo izvedli v etil metil ketonu pri atmosferskem tlaku ter v mešalnem šaržnem reaktorju v superkritičnem ogljikovem dioksidu. Reakcije smo katalizirali z imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica. V superkritičnem ogljikovem dioksidu smo izvedli reakcijo sinteze saharoze palmitata in dobili produkt − monoester, ki ni vseboval sledov topila. V primerjavi z organskim topilom, etil metil ketonom, poteka reakcija v superkritičnem ogljikovem dioksidu brez prisotnosti molekularnih sit, kar predstavlja nižje stroške proizvodnje. Višje presnove so bile dosežene kadar smo sinteze izvajali v superkritičnem ogljikovem dioksidu.
Keywords: encimska sinteza, lipaza B, sladkorni estri maščobnih kislin, superkritični ogljikov dioksid
Published in DKUM: 24.05.2011; Views: 3896; Downloads: 303
Full text (2,13 MB) |
83. DOLOČITEV KINETIKE SINTEZE ACETILSALICILNE KISLINEVesna Dragojlović, 2011, undergraduate thesis Abstract: Aspirin, znan tudi kot acetilsalicilna kislina (CH3COOC6H4COOH), je salicilna droga, ki se pogosto uporablja kot učinkovito sredstvo za lajšanje manjših bolečin, antipiretik za zmanjšanje vročine in protivnetno zdravilo. Namen diplomskega dela je bila sinteza aspirina in določitev reda reakcije. Potek reakcije smo zasledovali z opazovanjem spreminjanja specifične prevodnosti šibkega elektrolita, ocetne kisline (CH3COOH), v odvisnosti od časa. Kinetiko reakcije proizvodnje ocetne kisline kot stranskega proizvoda pri sintezi aspirina iz salicilne kisline (HOC6H4COOH) in anhidrida ocetne kisline ((CH3CO)2O) smo preverili v šaržnem mešalnem reaktorju pri različnih temperaturah:
HOC6H4COOH + (CH3CO)2O ↔ CH3COOC6H4COOH + CH3COOH
S poviševanjem temperature v reaktorju smo pospešili potek reakcije. Koncentracija reaktantov se med potekom kemijske reakcije zmanjšuje, medtem ko presnova narašča.
Na podlagi pridobljenih meritev in izračunov smo določili kinetične parametre in značilnosti sinteze aspirina (red reakcije, konstanto proizvodnosti, aktivacijsko energijo). Ugotovili smo, da reakcija sinteze aspirina poteka po kinetiki 2. reda. Iz dobljenih rezultatov lahko povzamemo, da je kontinuirna metoda z opazovanjem specifične prevodnosti zelo koristna za neprekinjeno merjenje koncentracije.
Kemijska kinetika sinteze aspirina je še dokaj neraziskana tema, zato bodo vsekakor potrebne še dodatne raziskave, kar pušča odprta vrata za nadaljnje študije.
Keywords: sinteza acetilsalicilne kisline, kemijska kinetika, konstanta proizvodnosti šibkega elektrolita, presnova, aktivacijska energija, red reakcije, specifična prevodnost
Published in DKUM: 30.03.2011; Views: 6173; Downloads: 659 (2 votes)
Full text (1,22 MB) |
84. UPORABA METODE ANALITIČNEGA HIERARHIČNEGA PROCESA IN BENCHMARKINGA NA PRIMERU IZBIRE RAČUNALNIŠKEGA PAKETA ZA RAČUNOVODSKI SERVISPetra Gregorčič, 2010, undergraduate thesis Abstract: V diplomskem delu predstavljam vzajemno delovanje dveh metod, in sicer metodo benchmarkinga in metodo analitičnega hierarhičnega procesa.
Metoda AHP je ena izmed metod odločanja po več kriterijih hkrati, ki ga, zavedno ali nezavedno, uporabljamo vsak dan. Ob vsakem problemu, kjer imamo na voljo več rešitev, variant, inačic oziroma alternativ, se oziramo na več kriterijev, na podlagi katerih izberemo najboljšo rešitev. Z metodo benchmarkinga ali s primerjalno analizo, kot je izraz poslovenjen, pa iščemo najuspešnejše načine delovanja in doseganja rezultatov, kar skušamo uporabiti v lastni praksi.
Namen diplomskega dela je raziskati proces odločanja o nakupu novega programskega paketa v izbranem računovodskem servisu ''x''. Najprej preučimo teoretične osnove; predstavimo razlago o odločanju po več kriterijih hkrati in o benchmarkingu, nato predstavimo kriterije in atribute, ki imajo velik pomen pri odločitvi o izbiri enega izmed treh ponudnikov programskega paketa, ki ga bodo uporabljali v računovodskem servisu. V analitičnem delu pa teorijo povežemo s praktičnim primerom. Proces odločanja prikazujemo po korakih, kot jih opisujemo v teoretičnem delu, pri tem pa si pomagamo z računalniškim programom Expert Choice.
Ko dobimo najboljšo rešitev oziroma najboljšega ponudnika programskega paketa po več kriterijih hkrati, to je podjetje SAOP d.o.o., s programskim paketom MiniMAX, ponovno izvedemo benchmarking; programski paket Yuce, ki je v računovodskem servisu ''x'' trenutno v uporabi, primerjamo z najboljšo alternativo.
Programski paket MiniMAX je od programskega paketa Yuce boljši predvsem na področjih uporabnosti, ki jih v računovodskem servisu ''x'' želijo izboljšati z nakupom novega programskega paketa.
Keywords: Odločanje po več kriterijih hkrati, analiza odločanja, razmerna skala, metoda analitičnega hierarhičnega procesa – AHP, kriterij, atribut, alternative, primerjanje po parih, sinteza, agregirana vrednost, analiza občutljivosti, benchmarking, Expert Choice, MiniMAX, Birokrat, Knjiga V7
Published in DKUM: 28.01.2011; Views: 3604; Downloads: 307
Full text (3,39 MB) |
85. SINTEZA IN KARAKTERIZACIJA NANODELCEV CdTe S SONOKEMIJSKO METODO V VODNEM MEDIJUAnita Danč, 2010, master's thesis Abstract: Namen magistrskega dela je bil sintetizirati nanodelce kadmijevega telurida (CdTe) s sonokemijsko metodo v vodnem mediju, ki jih uporabljajo v fotonapetostnih sistemih, optičnih napravah in pri zgodnjem odkrivanju ter zdravljenju rakastih obolenj. Kot izhodne snovi smo uporabili kadmijev sulfat hidrat (CdSO4•8/3H2O), kadmijev klorid (CdCl2) in elementarni telur (Te) v prahu. Kot topilo smo uporabili 5 in 10 M vodno raztopino natrijevega hidroksida (NaOH) in 0,05 M raztopino EDTA.
Sintezo smo izvajali z ultrazvočno aparaturo visoke intenzitete (Sonics & Materials VCX600, 20 kHz, 80 W/cm2, 1cm2, titanova direktna imerzijska sonda). Kvalitativno karakterizacijo vzorcev in ocenitev velikosti nanodelcev smo izvedli s pomočjo rentgenske praškovne difrakcije (XRD). Morfologijo nanodelcev smo proučili s pomočjo transmisijske elektronske mikroskopije (TEM). Zanimale so nas tudi spremembe v fizikalnih in kemijskih lastnostih pripravljenih nanodelcev CdTe ob povišanju temperature, zato smo opravili tudi termične analize (TGA, SDTA).
Rezultati so pokazali uspešnost sonokemijske metode pri pripravi nanodelcev kadmijevega telurida. Sinteze smo uspešno izvedli na dva načina z uporabo različnih kemikalij in s spreminjanjem reakcijskih pogojev. Ocena velikosti nanodelcev po Scherrer—jevi metodi je pokazala, da so bili nanodelci velikosti med 8,0 in 12,8 nm, kar je precej manjše od velikosti delcev CdTe, pridobljenih s klasičnimi metodami. Morfologija nanodelcev je s TEM pokazala aglomerirane produkte kubične strukture.
Keywords: kadmijev telurid, nanodelci, sonokemijska sinteza, rentgenska praškovna difrakcija, termična analiza, transmisijska elektronska mikroskopija
Published in DKUM: 21.12.2010; Views: 4957; Downloads: 240
Full text (2,50 MB) |
86. SINTEZA NATRIJEVEGA BENZOATAMartina Mlinarič, 2010, undergraduate thesis Abstract: Opravili smo industrijsko raziskovalno delo, sintetizirali smo natrijev benzoat za podjetje Henkel Slovenija d.o.o., saj le tega uporabljajo kot konzervans v kozmetičnih izdelkih, prav tako se uporablja tudi v živilski industriji kot dodatek hrani. Natrijev benzoat (NaC6H5CO2) smo sintetizirali iz natrijevega hidroksida (NaOH) in benzojske kisline (C7H6O2) v šaržnem mešalnem reaktorju pri različnih temperaturah:
NaOH + C7H6O2 → NaC6H5CO2 + H2O
Zaželjeno je bilo kontinuirno spremljanje spreminjanja koncentracije reaktanta, zato smo poskusili z merjenjem električne specifične prevodnosti. Z merjenjem specifične prevodnosti in z uporabo teorije o močnih elektrolitih smo določili funkcijsko zvezo koncentracije v odvisnosti od časa in določili presnovo reakcije. Prav tako smo sintezo analizirali s titracijo in tudi dobili analogne rezultate kot pri merjenju specifične prevodnosti. Dobljeni produkt smo identificirali z infrardečo (IR) spektroskopijo, ga primerjali s standardom natrijevega benzoata in ugotovili, da mu povsem ustreza.
V podjetju Henkel Slovenija d.o.o. bodo še sledile nadaljne raziskave proizvodnje natrijevega benzoata, ki bodo prav tako strogo zaupne.
Keywords: sinteza natrijevega benzoata, močni elektroliti, električna specifična prevodnost, infrardeča spektroskopija (IR)
Published in DKUM: 14.12.2010; Views: 3558; Downloads: 158
Full text (7,92 MB) |
87. PRIPRAVA IN KARAKTERIZACIJA SiO2 AEROGELOV MODIFICIRANIH Z ORGANSKIMI FUNKCIONALNIMI SKUPINAMI TER NJIHOVA UPORABA V ADSORPCIJSKIH PROCESIHSuzana Štandeker, 2010, dissertation Abstract: Z inkorporacijo metiltrimetoksisilana (MTMS) in trimetiletoksisilana (TMES) v standardno sol-gel sintezo smo pripravili monolitne aerogele SiO2 z različno stopnjo hidrofobnosti. Odlične lastnosti aerogelov, dobljene s sol-gel sintezo, smo ohranili s sušenjem s superkritičnim CO2. Stopnjo hidrofobnosti aerogelov smo določili s pomočjo merjenja kontaktnega kota (ï±) med kapljico vode in površino aerogela. Karakterizacijo aerogelov smo izvedli tudi z infrardečo spektroskopijo s Fourier-evo transformacijo (FTIR), diferencialno dinamično kalorimetrijo (DSC) in termogravimetrično analizo (TGA), sorpcijo N2 ter vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). Tako smo opazovali vpliv modifikacije na lastnosti SiO2 aerogelov. Te modificirane aerogele je možno nadalje uporabiti v adsorpcijskih procesih in so dobra alternativa konvencionalnim adsorbentom, kot sta aktivno oglje (AC) in silika gel (SG). Super hidrofobna aerogela smo nadalje uporabili za odstranjevanje različnih toksičnih organskih spojin (toluen, benzen, klorobenzen, etilbenzen, ksilen, kloroform, 1,2-dikloroetan in trikloroetilen) iz vode. Adsorpcijske izoterme smo določili s pomočjo konvencionalne šaržne ekvilibracijske metode. Na podlagi rezultatov meritev adsorpcijske kapacitete lahko trdimo, da so takšni modificirani hidrofobni SiO2 aerogeli odlični adsorbenti in v primerjavi z granuliranim aktivnim ogljem (GAC) izkazujejo kapacitete, ki so 15 do 400-krat večje v primeru vseh testiranih organskih topil. Adsorpcijske lastnosti aerogelov so stabilne tudi po dvajsetih ciklih adsorpcije/desorpcije. Nadalje smo uporabili SiO2 aerogele različne stopnje hidrofobnosti za odstranjevanje in povrnitev hlapov organskih topil (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. Adsorpcijsko kapaciteto različnih aerogelov smo določili z uporabo mini-kolone. Kontinuirane meritve adsorpcije nam kažejo, da so SiO2 aerogeli odlični adsorbenti hlapov BTEX (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. V primerjavi z najbolj uporabljanimi adsorbenti, kot sta AC in SG, aerogeli izkazujejo kapacitete, ki zelo presegajo kapacitete obeh konvencionalnih adsorbentov. Z večanjem stopnje hidrofobnosti aerogeli postanejo manj učinkoviti, vendar je njihova prednost ta, da ne vežejo zračne vlage iz zraka.
Izvedli smo tudi modifikacijo površine SiO2 aerogelov z amino (-NH2) ali merkapto (-SH) funkcionalnimi skupinami. V običajni sol-gel sintezi smo uporabili različne ko-prekurzorje, ki v svoji strukturi vsebujejo želeno funkcionalno skupino. Alkogele smo posušili z ekstrakcijo topila s superkritičnim (SC) CO2. Modificirane aerogele smo analizirali z uporabo FTIR-a, DSC/TGA-ja, sorpcijo N2 ter SEM-a ter tako preverili učinkovitost modifikacije ter vpliv le-te na lastnosti aerogelov. Za merkapto modificirane aerogele smo ugotovili, da so dobri adsorbenti Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode. Sposobnost odstranjevanja Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode teh aerogelov smo določili s šaržnimi adsorpcijskimi testi pri ravnotežnih pogojih. Aerogelni adsorbent z merkapto funkcionalnimi skupinami izkazuje velik adsorpcijski potencial za ione obeh težkih kovin in 99% učinkovitost adsorpcije je bila dosežena v pH območju med 4 in 6. Ravnotežne eksperimentalne podatke smo korelirali s Freundlich-ovim in Langmuir-jevim modelom adsorpcijskih izoterm ter jih primerjali z drugimi adsorbenti, ki se uporabljajo v te namene; ugotovili smo, da so naši adsorbenti zelo učinkoviti.
Keywords: sol-gel sinteza, aerogeli, sušenje s SC CO2, hidrofobnost, organska modifikacija, adsorpcija, VOCs (volatile organic compounds), BTEX, Cu(II) ioni, Hg(II) ioni
Published in DKUM: 08.11.2010; Views: 4386; Downloads: 394
Full text (5,33 MB) |
88. ENCIMSKO KATALIZIRANE REAKCIJE V IONSKIH TEKOČINAH IN V SUPERKRITIČNEM OGLJIKOVEM DIOKSIDUMuzafera Paljevac, 2010, dissertation Abstract: Namen doktorske disertacije je bil razviti nove, alternativne metode encimsko katalizirane kinetične resolucije sekundarnih alkoholov v ne-konvencionalnih topilih, kot so ionske tekočine in superkritični ogljikov dioksid. Ionske tekočine predstavljajo zanimiv razred topil za encimsko katalizirane reakcije.
Uvodoma smo sintetizirali tri različne ionske tekočine, in sicer 1-butil-3-metilimidazolijev klorid, 1-butil-3-metilimidazolijev heksafluorofosfat in 1-butil-3-metilimidazolijev tetrafluoro-borat, z namenom, da v ionskih tekočinah določimo aktivnost in stabilnost prostih in imobiliziranih encimov različnega izvora. Nadalje smo ionske tekočine uporabili kot reakcijski medij za encimsko katalizirano transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola z vinil acetatom, kjer smo pri atmosferskem tlaku določili 1-butil-3-metilimidazolijev tetrafluoroborat kot najprimernejši reakcijski medij in imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica kot najprimernejši biokatalizator za omenjeno reakcijo. Za transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola z vinil acetatom, izvedeno v 1-butil-3-metilimidazolijevem tetrafluoro-boratu pri atmosferskem tlaku in katalizirano z imobilizirano lipazo B, smo optimirali reakcijske parametre, kot so koncentracija biokatalizatorja, substratov in topila, temperatura in hitrost mešanja reakcijske zmesi.
Imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica smo uspešno uporabili kot biokatalizator za encimsko katalizirano transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola tudi v superkritičnem ogljikovem dioksidu in v dvo-faznem sistemu superkritični ogljikov dioksid/ionska tekočina. V superkritičnem ogljikovem dioksidu smo proučili vpliv koncentracije lipaze, temperature, tlaka in vrste donorja acilne skupine na aktivnost lipaze. V dvo-faznem sistemu superkritični ogljikov dioksid/ionska tekočina pa smo proučili vpliv koncentracije ionske tekočine 1-butil-3-metilimidazolijevega tetrafluoroborata na potek reakcije.
Keywords: encimska sinteza, celulaza, lipaza, hidroliza, esterifikacija, transesterifikacija, kinetična resolucija, racemne zmesi, sekundarni alkoholi, ionske tekočine, superkritični ogljikov dioksid
Published in DKUM: 25.10.2010; Views: 4453; Downloads: 564
Full text (4,60 MB) |
89. ŠTUDIJ PREDOBDELAVE IN OPLAŠČANJA REGENERIRANIH CELULOZNIH VLAKEN Z NANO DELCISilvo Hribernik, 2010, dissertation Abstract: Cilj naloge ''Študij predobdelave in oplaščanja regeneriranih celuloznih vlaken z nano delci'' je razvoj postopkov za oplaščanje celuloznih vlaken s funkcionalnimi nano delci, ki bi obstoječemu naboru lastnosti teh materialov dodali nove. Uporabili smo viskozna vlakna, ki smo jih oplaščali z delci silicijevega dioksida (SiO2) in železovega oksida-magnetita (Fe3O4). Raziskava je bila razdeljena v tri dele; predobdelava viskoznih vlaken z namenom aktivacije njihove površine ter povečanja pornega sistema s čimer izboljšamo adhezijo delcev in omogočimo njihovo rast v notranjosti vlaken. V drugem delu smo raziskali sintezo delcev magnetita ter lastnosti nastalih delcev; sintezne postopke smo primerjali z vidika njihove primernosti v kombinaciji s celuloznimi substrati. Tretji del je zajemal oplaščanje vlaken z delci silicijevega dioksida in magnetita po različnih postopkih. Z nabrekanjem v vodnih raztopinah natrijevega hidroksida različnih koncentracij smo odprli strukturo vlaken, s postopki sušenja z zamrzovanjem (liofilizacija) pa smo to povečanje pornega sistema ohranili, v primerjavi s sušenjem na zraku ali pri povišanih temperaturah. Raziskali smo vpliv postopkov predobdelav na nadmolekulsko strukturo vlaken, povečanje njihovega pornega sistema, na elektrokinetične lastnosti (površinski potencial) ter mehanske lastnosti. Povečanje deleža por je odvisno od uporabljene koncentracije natrijevega hidroksida in postopka zamrzovanja; višje koncentracije so v tem pogledu bolj učinkovite, vendar povzročajo znatnejše poslabšanje mehanskih lastnosti vlaken. Za nadaljnje postopke oplaščanja smo uporabili vlakna, nabrekana v 5 ut.% NaOH, ki smo jih počasi zamrzovali in liofilizirali. Podrobna raziskava sinteze delcev magnetita je zajemala variiranje molarnih koncentracij raztopin prekurzorjev ter njihovih razmerij, ter načina dodajanja komponent v reakcijski sistem. Spremljanje poteka reakcij in nastanka magnetita v posameznih fazah dodajanja reagentov oz. v določenih pH področjih ter analiza magnetnih lastnosti nastalih delcev je bila osnova za izbiro postopkov za kasnejše oplaščanje celuloznih vlaken. Koloidne lastnosti pripravljenih disperzij magnetita so bile raziskane s stališča njihove elektroforetične mobilnosti in velikosti delcev. Oplaščanje regeneriranih celuloznih vlaken z nano delci je potekalo po postopku in situ formacije delcev na površini vlaken za oba sistema delcev ter v primeru magnetita tudi z adsorpcijo delcev iz predhodno pripravljene disperzije. Aktivirana površina liofiliziranih vlaken diktira nastanek homogenih in gostejših plasti nano delcev v primerjavi z neenakomerno pokritimi površinami in aglomerati na zraku sušenih vlaken oz. vlaken brez predhodnega nabrekanja. Postopek liofilizacije pa omogoča v primeru delcev silicijevega oksida tudi njihovo rast v notranjosti vlaken. Lastnosti pripravljenih kompozitnih vlaken (viskozna vlakna z nano delci), ki so posledica anorganske faze, so v veliki meri izrazitejše v primeru liofiliziranih vlaken; stopnja zaščite proti vnetju vlaken in posledičnem temperaturnem razpadu, ki jo dajejo delci silicijevega dioksida ter vrednosti nasičene magnetizacije, ki jo prispevajo delci magnetita so višje pri vlaknih, ki smo jih pred nanosom delcev liofilizirali.
Keywords: regenerirana celulozna vlakna, alkalna predobdelava, nabrekanje, sušenje, liofilizacija, struktura, WAXS, SAXS, vrstična elektronska mikroskopija, elektrokinetične lastnosti, mehanske lastnosti, sinteza delcev, lastnosti koloidnih sistemov, oplaščanje vlaken, magnetne lastnosti, termične lastnosti
Published in DKUM: 27.08.2010; Views: 4410; Downloads: 443
Full text (9,84 MB) |
90. MINLP SINTEZA VODNIH OMREŽIJ IN OMREŽIJ TOPLOTNIH PRENOSNIKOVMiloš Bogataj, 2010, dissertation Abstract: V doktorski disertaciji obravnavamo dve tematiki s področja sinteze procesov. Prva je sinteza toplotno integriranih vodnih omrežij. Vodna omrežja so v takšni ali drugačni obliki integralni del praktično vseh kemijskih procesov. Zaradi relativno nizkih cen vode, nezavedanja o omejenosti vodnih virov in ohlapne okoljske zakonodaje so bila pogosto deležna premajhne pozornosti. Poleg same porabe vode in problematike, ki jo prinese njeno onesnaževanje z vrsto različnih onesnaževal, je enako problematična tudi spremljajoča poraba energije.
V preteklosti se je izkazalo, da so rešitve sinteznih problemov, kadar obravnavamo snovne in energijske bilance ter investicijska sredstva in obratovalne stroške hkrati, v večini primerov boljše od tistih, ki jih dobimo na osnovi sekvenčnega pristopa. Iz tega razloga predlagamo simultan pristop k reševanju problematike toplotno integriranih vodnih omrežij. Sintezni problem zapišemo na osnovi matematičnega zapisa dveh med seboj povezanih superstruktur v obliki mešano celoštevilskega nelinearnega problema (MINLP). Prva je superstruktura vodnega omrežja, kjer so procesne enote med seboj povezane s tokovnicami preko mešalnikov in razdelivcev tokov. Druga je nadgrajena stopenjska superstruktura omrežja toplotnih prenosnikov, v kateri je omogočeno mešanje procesnih tokov.
Predlagani pristop omogoča sintezo toplotno integriranih vodnih omrežij, v katerih je učinkovitost izrabe vode zasnovana na izkoriščanju možnosti njene ponovne uporabe in regeneracije. Energijsko učinkovitost dosegamo z izkoriščanjem posrednega prenosa toplote (v toplotnih prenosnikih) in neposrednega prenosa toplote (mešanje procesnih tokov). Strukture toplotno integriranih vodnih omrežij, ki jih dobimo z uporabo predlaganega pristopa, so topološko enostavne in ekonomsko učinkovite.
Druga tematika je globalno optimiranje omrežij toplotnih prenosnikov. Ekonomsko ugodne rešitve problema sinteze omrežij toplotnih prenosnikov zagotovimo, kadar hkrati optimiramo investicijska sredstva, ki so vezana na ploščino toplotnih prenosnikov in obratovalne stroške, ki nastanejo zaradi porabe pogonskih sredstev. To zahteva formulacijo v obliki problema MINLP, ki je zaradi prisotnih nelinearnih funkcij nekonveksen. Posledično so dobljene rešitve lokalno optimalne.
Za zagotavljanje globalne optimalnosti rešitev predlagamo formulacijo modela MINLP na osnovi stopenjske superstrukture in pridružene agregirane podstrukture, ki vsebuje število toplotnih prenosnikov in je blizu teoretičnega minimuma. Stopenjska superstruktura služi zgolj kot matrica za določanje termodinamsko dopustnih toplotnih stikov. Vse nekonveksnosti so prenesene v agregirano podstrukturo, kar močno zmanjša njihovo število. Konveksifikacijo nekonveksnih izrazov izvedemo z uporabo večnivojskih odsekovnih podcenitvenih funkcij, s katerimi zamenjamo vire nekonveksnosti. Konveksni model nato uporabimo za določevanje veljavne spodnje meje originalnemu nekonveksnemu problemu. Vrzel med veljavno spodnjo mejo in zgornjo mejo zmanjšamo do zadostitve tolerančnega kriterija z uporabo v ta namen razvitega večnivojskega algoritma, s katerim rešujemo konveksni problem MINLP.
Keywords: sinteza procesov, toplotno integrirana vodna omrežja, globalno optimiranje, omrežje toplotnih prenosnikov, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje.
Published in DKUM: 01.07.2010; Views: 4083; Downloads: 367
Full text (15,93 MB) |
