Projekti / Programi
Raziskave v energetskem, procesnem in okoljskem inženirstvu
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T140 |
Tehnološke vede |
Energijske raziskave |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.11 |
Tehniške in tehnološke vede |
Druge tehniške in tehnološke vede |
Procesno strojništvo, energetika, okoljevarstveno inženirstvo, prenosni pojavi, mehanika tekočin, prenos toplote, prenos snovi, reakcijski tokovi, hidravlika, termodinamika, zgorevanje in sežiganje, ravnanje z odpadki
Raziskovalci (30)
Organizacije (3)
Povzetek
Na področju energetskega, procesnega in okoljskega inženirstva bo programska skupina razvijala temeljne in aplikativne raziskave na področju mehanike tekočin, prenosa toplote in snovi. V okviru tega temeljnega poslanstva namerava v naslednjih petih letih poglobiti raziskave iz teoretične in uporabne mehanike tekočin, prenosa toplote in snovi in to zlasti z numeričnimi in fizikalnimi eksperimenti na področju prenosnih pojavov v tekočinah in trdninah, ter poglobiti raziskave iz aplikativne mehanike tekočin, prenosa toplote in snovi iz področja prenosnih pojavov v toplotnih strojih, v turbinskih strojih, procesne tehnike ter v okoljskem inženirstvu. Osnovno stališče raziskav je, da gre v vseh primerih za enake fizikalne zakone, opisane z matematičnimi enačbami, ki jih rešujemo bodisi s pomočjo analitičnih, numeričnih ali eksperimentalnih metod. Iz osnovnega znanja bodo člani skupine črpali posebna znanja, potrebna za izvedbo aplikativnih raziskav, v končni fazi namenjeni tudi tistim, ki bodo tako pridobljeno znanje izkoristili v gospodarske namene.
Pomen za razvoj znanosti
Novi numerični algoritmi za reševanje prenosnih pojavov v večfaznih turbulentnih tokovih na osnovi reševanja hitrostno-vrtinčne formulacije Navier-Stokes enačb omogočajo kvalitativno izboljšan vpogled v lokalno tokovno dogajanje, predvsem v smislu študija vrtinčnih struktur in njihove interakcije z ostalimi prenosnimi pojavi. Lastna programska oprema, razvita v programski skupini, ki smo jo v preteklem letu izpopolnili z novimi tehnikami reševanja večfaznih tokov, izpopolnjenimi algoritmi za simulacijo turbulentnega toka in pohitritvijo izračuna sistemov enačb, predstavlja rezultat dela v preteklem obdobju raziskovanja. Raziskave na področju numeričnega modeliranja zgorevanja iz odpadkov pridobljenih goriv imajo neposreden pomen za posodobitev obstoječih in razvoj novih modelov heterogenega zgorevanja trdnih goriv pri spremenljivih pogojih. Na ta način se dosegajo možnosti poglobljenega študija vplivnih dejavnikov na doseganje pogojev popolnega zgorevanja, ki je ključnega pomena pri zmanjšanju okoljskih vplivov različnih postopkov energijske izrabe odpadkov. Povečuje se možnost uporabne CFD orodja za razvoj baznega inženiringa, ki predstavlja osnovo delovanja centralnega nadzornega sistema objekta energijske izrabe odpadkov, ki mora zagotavljati učinkovito delovanje kurilne naprave v različnih režimih obratovanja. Na osnovi analize rezultatov je mogoče posredno ugotavljati uporabnost v začetku izbranih modelov zgorevanja in kemijske kinetike, ki jih lahko z več iteracijami na makro nivoju izboljšamo v smislu čim boljšega približka realnega fizikalno-kemijskega stanja. Z raziskavami na področju proizvodnje goriv iz odpadkov prav tako ustvarjamo znanstveni doprinos na področju alternativnih goriv predvsem s stališča njihove uporabnosti v obstoječih kurilnih napravah na fosilna goriva. Pri tem je poudarek predvsem na faznih transformacijah halogenih spojin in težkih kovin ter njihovi vlogi pri nastanku škodljivih snovi preko različnih katalitičnih procesov. Izvirnost raziskav je zagotovljena z eksperimentalno in numerično podprto optimizacijo motorja glede na želene ekološke, ekonomske, zmogljivostne in tribološke karakteristike dizelskega motorja ob uporabi novih vrst, še ne testiranih, alternativnih goriv. Znanstveni prispevek je pričakovan na področju razumevanja vpliva alternativnih goriv na karakteristike procesa vbrizgavanja, curka goriva, zgorevanja in izhodnih karakteristik motorja ter na področju modeliranja dvofaznih tokov z na novo razvitimi ali v ta namen prilagojenimi eksperimentalnimi in CFD metodami in tehnikami. Številni znanstveni viri na področju alternativnih goriv kažejo na znanstveno zanimivost in sodobnost tovrstnih raziskav.
Pomen za razvoj Slovenije
Opravljene raziskave in razviti novi numerični algoritmi in simulacijska orodja imajo neposreden in posreden vpliv na razvoj Slovenije. Neposredni vpliv je viden v številnih izvedenih raziskovalnih projektih za gospodarske in družbene partnerje, v katerih so bila uporabljena nova spoznanja iz opravljenega raziskovalnega dela, tako na področju energetskega strojništva, procesnega tehnike in okoljskega inženirstva. Posredni vpliv predstavlja prenos ustvarjenega novega znanja na študente podiplomskih študijskih programov Strojništvo in Tehniško varstvo okolja, tako na nivo izvajanja posameznih študijskih vsebin kot neposredno v izdelavo magistrskih in doktorskih nalog. Raziskovalno sodelovanja z gospodarstvom je dodatno vplivalo tudi na razvoj in akreditacijo prenovljenega magistrskega študijskega programa Strojništvo in novega magistrskega študijskega programa Tehniško varstvo okolja v okviru Univerze v Mariboru. Rezultati raziskav programske skupine bodo dolgoročno pomembni tudi za povečevanje števila novih delovnih mest. Vizija razvoja podjetij s katerimi sodelujemo temelji na nenehnem povečevanju konkurenčne sposobnosti in zagotavljanju vrhunske kakovosti ob hkratnem povečevanju dodane vrednosti njihovih produktov. Na področju energetskega strojništva in procesne tehnike velja poudariti dolgoročno sodelovanje s podjetjem Hella-Saturnus na razvoju simulacijskih modelov termičnih obremenitev svetil, ter sodelovanje s Turboinštitutom. Sledijo sodelovanja s podjetji Turna d.o.o. na področju razvoja tesnil hladilno zamrzovalnih aparatov ter Esotech d.d. na področju raziskav pršilnih stolpov za izločanje žveplenih primesi iz dimnih plinov. V industriji se v fazi razvoja novih proizvodov vedno več uporabljajo numerične metode in modeliranje različnih procesov z uporabo računalnikov. Pomemben družbeni segment, ki pri razvoju novih proizvodov uporablja predstavljene metode je energetika, še posebej obnovljivi viri energije - hidroenergija. Z uporabo najsodobnejše programske, ki jo razvijamo in testiramo v okviru raziskovalnega programa in sodobne strojne opreme, lahko rezultati raziskav pomagajo slovenski industriji, da konkurenčno nastopa na svetovnem trgu. Rezultati raziskav so koristni za zmanjšanje škodljivih emisij in za izboljšanje triboloških in ostalih parametrov dizelskih motorjev pri uporabi različnih biogoriv. Prav tako so uporabni za preprečevanje različnih problemov na posameznih komponentah motorja pri uporabi različnih biogoriv. Vsekakor pa so izsledki raziskav pomembni tudi za domače proizvajalce biogoriv (Biogoriva d.o.o.), tako v zvezi z izbiro ustreznih surovin in proizvodnih tehnologij. V okviru obstoječih razvojno raziskovalnih projektov smo vzpostavili tesno sodelovanje s partnerji iz gospodarstva doma in v tujini, ki so neposredni uporabniki razvojno raziskovalnih dosežkov na področju zgorevanja in energijske izrabe odpadkov. KIV d.d. je vodilno slovensko podjetje na področju razvoja in proizvodnje srednje velikih sistemov termične obdelave odpadkov s pridobivanjem energije iz sproščene toplote s katerim smo sodelovali pri razvoju in izgradnji prve sežigalnice iz odpadkov pridobljenega goriva v Sloveniji, Toplarne Celje. Strateška povezava raziskovale skupine s podjetjem KIV d.d. v okviru obstoječih projektov RIP (financiranih s strani agencije TIA) z domačimi (IOS d.o.o., EmTronic d.o.o., Surovina d.d.) in britanskimi partnerji (Lang O'Rourke, BIFA, ORCHID BioEnergy Limited) odpira možnosti mednarodnega sodelovanje na področju razvoja specialnih kurilnih naprav, ki lahko obratujejo v različnih režimih obratovanja (uplinjevalni, uplinjevalno-zgorevalni, zgorevalni). Naveza podjetja KIV d.d. z angleškim partnerji nudi ostalim podjetjem v skupini hitrejši in učinkovitejši vstop na okoljsko najbolj ozaveščen in zahteven trg.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
