Projekti / Programi
01. januar 2009
- 31. december 2013
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T140 |
Tehnološke vede |
Energijske raziskave |
| T200 |
Tehnološke vede |
Termično inženirstvo, uporabna termodinamika |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| T455 |
Tehnološke vede |
Motorji in pogonski sistemi |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Konverzija energije, termodinamični krožni procesi, goriva in zgorevanje Energetski pogonski in delovni stroji Smotrna raba energije v industrijskih tehnoloških procesih
Raziskovalci (27)
Organizacije (1)
Povzetek
Skupina za termoenergetiko
- Teoretično in praktično izopopolnjevanje modelov za določanje primernosti nadomestnih inozemskih premogov v slovenskih termoelektrarnah.
- Raziskave možnosti uporabe biomase v Sloveniji z energetskega in ekonomskega vidika za pridobivanje toplote in električne energije.
- Vplivnost tehnoloških parametrov na generiranje entropije v energetskih procesih.
- Numerično modeliranje in analiza masnih ter energetskih tokov v turbinskih strojih s CFD orodji.
- Razvoj in optimiranje sistemov vbrizgavanja pare pri hibridnih plinsko-parnih procesih.
- Termodinamična analiza enostavnih, sestavljenih in hibridnih krožnih procesov.
- Določitev metod in postopkov za določevanje optimalnih parametrov obratovanja termoelektrarn (na primer Termoelektrarne Šoštanj in Termoelektrarne-toplarne Ljubljana) in energetsko intenzivnih tehnoloških procesov (na primer kalciniranje apna, skupaj s podjetjem IGM, Zagorje).
Skupina za vodne turbinske stroje
- Razvoj monitoringa kavitacije na vodnih turbinah, črpalkah in ladijskih propelerjih: postavitev eksperimentalnih modelov in ekspertnih sistemov za prepoznavanje kavitacije in njenega delovanja.
- Razvoj in uvajanje analize delovanja hladilnih stolpov na naravni vlek v klasičnih in jedrskih termoelektrarnah; raziskave vključujejo eksperimentalne metode lokalne diagnostike, oblikovanja fenomenoloških modelov, prenosa toplote in snovi ter vključevanje teh v numerične modele za napoved delovnih karakteristik hladilnih stolpov.
- Nadaljevanje razvojno-raziskovalnega dela na tehnologiji pridobivanja kamene volne, nadaljevanje raziskav turbinskih strojev s poudarkom na razvoju pretočnih traktov spremenljivih oblik, vrtečih se difuzorjev; raziskave so usmerjene na aplikacije sodobnih merilnih metod, ki temeljijo na LDA, računalniško podprti vizualizaciji tokov, termoviziji, metodah nevronskih mrež in metodah multiregresijskih prostorskih analiz.
- Vsa navedena področja so vezana na EU projekte, ki so zaključeni, so v teku ali pa se že komercializirajo.
Skupina za toplotne batne stroje
- Izboljšanje dinamičnih karakteristik dizlskih motorjev s pomočjo elektromotoja, ki je pritrjen na gred turbopolnilnika ali s pomočjo integriranega zaganjalnika-generatorja, ki v prehodnem režimu deluje kot elektromotor; obe ideji bosta teoretično in praktično raziskani skupaj s podjetjem Iskra Avtoelektrika.
- Zmanjševanje emisije škodljivih snovi dizlskih motorjev na osnovi optimiranja zgorevanja, kjer bo v pomoč optimalna izbira turbopolnilnika.
Skupina za delovne stroje in tehnično akustiko
- Izpopolnjevanje in potrditev postavljenih tez generiranja hrupa za širši spekter turbinskih strojev, kajti teoretični ali eksperimentalni model oz. algoritem, ki bi bil veljaven in uporaben za večjo skupino sorodnih turbinskih storjev, še ni poznan.
Skupno za vse skupine
- Smotrna raba energije v industriji in prometu.
- Sodelovanje z vladnimi institucijami v zvezi z uvajanjem evropskih predpisov in standardov na področju energetskih strojev in naprav.
Pomen za razvoj znanosti
Na področju razvoja simulacijskih modelov smo razvili inovativen fizikalno osnovan model za simulacijo motorjev z notranjim zgorevanjem v realnem času, ki omogoča uporabo modela med preizkušanjem v realnem času z vključevanjem strojne opreme v simulacijsko zanko (HiL – Hardware-in-the-Loop). Ta, v svetovnem merilu edinstven pristop, smo implementirali tudi v simulacijsko orodje za simulacijo dinamike vozil vodilnega ponudnika profesionalnih simulacijskih orodij AVL List GmbH. Inovativen modelski pristop je trenutno v postopku patentne zaščite. Na področju simulacijskih modelov gorivnih celic smo razvili inovativen hibriden 3D analitično-numerični pristop za modeliranje transporta snovi v gorivnih celicah, ki temelji na sklopitvi 1D numerične rešitve vzdolž kanala in 2D analitične rešitev v ravnini pravokotni na smer toka v kanalu. To je prvi razvit model, ki ima 3D resolucijo rezultatov ob 1D časovni zahtevnosti, hkrati pa omogoča modeliranje poljubne akumulacije mase vzdolž kanala. Za modeliranjem PEM je bil razvit tudi inovativen fizikalno osnovan model transporta tekoče vode, za katerega je značilna zelo nizka računska zahtevnost in omogoča doseganje visoke natančnosti rezultatov tudi v delovnih režimih s prisotnostjo tekoče vode. Na področju uporabe alternativnih goriv pridobljenih s postopkom Waste-to-energy smo prvi v svetovnem merilu vzpostavili uspešno notranje zgorevanje inovativnega goriva pridobljenega z utekočinjanjem lignuceluloznih odpadkov v večfunkcionalnih alkoholih. Izvirno delo članov projektne skupine je trenutno v postopku patentne zaščite. Na področju modeliranja aktivnih energetskih omrežij s sistemi SPTE ter vodikovimi tehnologijami smo razvili izvirno t.i. »odločitveno metodo petih korakov«, ki omogoča reševanje splošnih problemov pri oskrbi porabnikov z električno energijo, toploto in vodikom v otočnih sistemih ali sistemih z velikim deležem OVE. Ob tem je bila razvita in matematično formulirana izvirna metoda upravljanja celotnega energetskega omrežja po matričnem načelu, katere uporabnost je bila preverjena na testnih primernih. Na področju čiščena odpadnih vod smo razvili in patentirali hidrodinamsko kavitacijo, ki funkcionalno združuje generiranje kavitacije na obodu rotorja in pretok vode skozi rotor turbo-črpalke. Rešitev predstavlja na področju intenzivno razvijajočih tehnologij mehanskega procesiranja vode v različnih tehnoloških in okoljskih procesih originalno in konkurenčno rešitev. Na problemu odstranjevanja zdravilnih učinkovin smo preučili različne konvencionalne in alternativne možnosti čiščenja odpadnih voda. Testirali smo učinkovitost dveh različnih bioloških procesov v laboratorijskem okolju: suspenzija aktivnega blata in rast pritrjene biomase, kombinacijo hidrodinamske kavitacije in vodikovega peroksida ter UV sevanje. V okviru raziskave smo preučevali odstranjevanje petih zdravilnih učinkovin: ibuprofen, naproksen, ketoproksen, karbamazepin in diklofenak ter aktivni metabolit za uravnavanje lipidov v krvi, klorofibrinska kislina. V vseh navedenih primerih se je bila razvita kavitacijska metoda izredno učinkovita. Ob izpolnjevanju pogojev kontroliranega spremljanja kavitacije, ki temelji na poznavanju hidrodinamske kavitacije, se lahko metoda uporabi na širokem področju čiščenja odpadnih in pripravi tehnoloških vod. V sklopu programa je bila razvita izvirna eksperimentalna metoda ADM-flow, ki je namenjena diagnostiki hitrostnih polj v dinamiki eno ali več faznih fluidov. V primerjavi s poznanimi metodami, kot je PIV metoda, temelji razvita metoda na advekcijsko-difuzijski enačbi, ki omogoča zvezno spremljanje hitrostnih polj. Z uvajanjem dodatnih konstitutcijskih relacij pa je bila metoda razširjena tudi na diagnostiko tlačnih porazdelitev v polju kavitacijskih struktur pri različnih primerih hidrodinamske kavitacije, kar predstavlja novost na področju eksperimentalnega modeliranja v dinamiki fluidov.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalno delo v okviru programa ima posreden in neposreden vpliv na razvoj Slovenije. Pri neposrednem vplivu na razvoj Slovenije je ključnega pomena vizija programske skupine, ki temelji na razvoju inovativnih temeljnih in aplikativnih znanstvenih doprinosov ter njihovi implementaciji v gospodarstvu in/ali v družbeno koristnih projektih. Dosledno izpolnjevanje zastavljene vizije potrjuje zelo učinkovita implementacija znanstvenih rezultatov v gospodarstvu, ki se na eni strani odraža v zelo visoki oceni A3 (48,34 v letu 2013 in 44,11 v času pisanja tega poročila; več kot 75% odstotkov ocene A3 doprinese A32 - sredstva po pogodbah z gospodarstvom) in na drugi strani v velikem številu implementiranih znanstvenih doprinosov, ki povečujejo ali imajo potencial povečevati dodano vrednost izdelkov slovenske industrije. Programska skupina sodeluje z večino pomembnih podjetji na področju strojništva in sorodnih ved v slovenskem prostoru, hkrati pa je programska skupina vpeta tudi v mnoge neposredne projekte s tujimi podjetji. V nadaljevanju je zaradi omejitve prostora podan zgolj izbor projektov s slovenskimi podjetji: -Kolektor d.o.o.- Razvita hidrodinamska kavitacijska metoda bo vključena v proizvodni program podjetja. -Hidria d.o.o.- a) Trajno sodelovanje na področju razvoja novih družin aksialnih ventilatorjev z usmeritvami v zmanjšanje turbulentnega hrupa. V okviru tega raziskovalnega dela so bile razvite eksperimentalne metode, ki tvorijo osnovo za opremo ADMflow, ki je bila razvita med trajanjem programa. b) Raziskave na področju krmiljenja zgorevanja v motorjih z notranjim zgorevanjem v zaprti zanki, ki omogoča izboljšanje izkoristka in okoljske sprejemljivosti motorjev, hkrati pa povečuje dodano vrednost izdelkov podjetja. -Plinovodi d.o.o. Raziskovalna skupina je glavni raziskovalni partner na področju razvoja programske opreme za napovedovanje rizika na slovenskem plinovodnem sistemu. Razvita programska oprema je primerna tudi za trženje na svetovnem tržišču. -Gorenje d.o.o.- Sodelovanje zajema celotno področje razvoja pralno sušilnih strojev, toplotnih črpalk in hladilnikov, ki je tesno povezano z razvojno-raziskovalnim delom programske skupine. -Turboinštitut d.o.o. trajno sodelovanje na področju eksperimentalnega modeliranja in na področju izvajanja specifičnih storitev na področju merjenja hidrodinamskih karakteristik na različnih časovnih in krajevnih skalah. -TEŠ, d.o.o. in Energetika Ljubljana, d.o.o. Trajno sodelovanje s programsko skupino na področju izvajanja meritev izkoristkov postrojenja ali posameznih podsklopov, numeričnih analiz energijskih in masnih bilanc ter optimizacije procesov. -NEK, d.o.o. Trajno sodelovanje s programsko skupino na področju pooblaščenega nadzora remontnih del in izvajanja meritev izkoristkov postrojenja ali posameznih podsklopov, numeričnih analiz energijskih in masnih bilanc ter optimizacije procesov. -Alstom, Boiler Deutschland, GmbH, Podružnica v Slovenij, Programska skupina izvaja zagonskih meritve glavne tehnološke opreme. -LPP d.o.o. Sodelovanje na projektih za zmanjšanje izpustov onesnažil mestnega prometa. -GGP d.o.o. Sodelovanje na projektih trajnostne rabe lignuceluloznih odpadkov za pridobivanje električne energije in toplote s ciljem razvoja kogeneracijskega postrojenja, ki uporablja inovativno sonaravno gorivo. Posreden vpliv na razvoj Slovenije izhaja iz uspešne integracije raziskovalnega dela v dodiplomske in podiplomske izobraževalne programe (v obdobju 2009 – 2014 71 diplom in 5 magisterijev in 7 doktoratov) . Z ozirom na razvojne trende prilagajamo izobraževalne programe tako, da so kadri usposobljeni za konkuriranje na globalnem trgu tudi ob delovanju v lokalnem okolju. Hkrati pa programska skupina v obliki diplomskih, magistrskih in doktorskih del študente neposredno usmerja v reševanje dejanskih visokotehnoloških problemov v gospodarstvu, kar omogoča visoko usposobljenost kadrov ob zaposlitvi v gospodarstvu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
