Šifra projekta: uniri-mzi-25-33
Financiranje: UNIRI projekti za materijalno zahtjevna istraživanja
Trajanje projekta: 1. 10. 2025. – 30. 9. 2029.
SAŽETAK PROJEKTA
Istraživanja na projektu usmjerena su na povećanje učinkovitosti izmjene topline u sustavima zelene energije. Projektne aktivnosti obuhvaćaju provedbu eksperimentalnih mjerenja na lamelnim izmjenjivačima topline i na latentnom spremniku topline te analize rezultata dobivenih eksperimentalnim istraživanjima. Za odabrane tipove izmjenjivača i spremnika topline opisat će se fizikalni problemi izmjene topline, definirati odgovarajući matematički modeli, odabrati numerički postupci i provesti provjere valjanosti usporedbama numeričkih rezultata s rezultatima eksperimentalnih mjerenja provedenih na uspostavljenim ispitnim linijama za izmjenjivače topline i latentni spremnik topline. U okviru numeričkih istraživanja, eksperimentalno provjerenim numeričkim modelima, provest će se niz računalnih simulacija za različite geometrijske karakteristike i pogonske uvjete izmjenjivača i spremnika topline. Izvršit će se parametarske analize utjecaja geometrijskih karakteristika i pogonskih uvjeta na izmjenu topline i učinkovitost. Također, provest će se postupci optimizacije utjecajnih parametara u svrhu pronalaženja njihovih optimalnih vrijednosti s ciljem povećanja učinkovitosti izmjene topline u sustavima zelene energije. Cilj istraživanja je poboljšanje učinkovitosti izmjene topline u sustavima obnovljivih izvora energije u svrhu doprinosa zelenoj tranziciji. Ciljevi projekta obuhvaćaju poboljšanje izmjene topline optimizacijom geometrijskih karakteristika i pogonskih uvjeta lamelnih izmjenjivača topline, kao i povećanje učinkovitosti pohrane zelene energije optimizacijom geometrijskih i radnih parametara latentnog spremnika topline. Očekivani znanstveni doprinos istraživanja na projektu obuhvaća razvoj, provjeru valjanosti i primjenu naprednih računalnih alata za provedbu termodinamičkih analiza i postupaka optimizacija komponenata za izmjenu i pohranu topline unutar sustava zelene energije, doprinoseći zelenoj tranziciji, uštedi energije i održivom razvoju.
Ključne riječi: izmjena toplinske energije, pohrana latentne topline, računalna i eksperimentalna analiza, optimizacija geometrijskih i radnih parametara
.
ISTRAŽIVAČKA GRUPA
Prof. dr. sc. Anica Trp – voditeljica projekta
Prof. dr. sc. Kristian Lenić
Prof. dr. sc. Igor Wolf
Izv. prof. dr. sc. Igor Bonefačić
Izv. prof. dr. sc. Boris Delač
Izv. prof. dr. sc. Vladimir Glažar
Doc. dr. sc. Robert Baždarić
Doc. dr. sc. Mateo Kirinčić
V. asist. dr. sc. Josip Batista
Asist. Ugo Gruden
.
CILJEVI PROJEKTA
1. Doprinos zelenoj tranziciji poboljšanjem učinkovitosti izmjene topline u sustavima obnovljivih izvora energije (glavni cilj).
2. Optimizacija geometrijskih karakteristika lamelnih izmjenjivača topline u svrhu poboljšanja izmjene topline.
3. Povećanje učinkovitosti izmjene topline analizom utjecaja pogonskih uvjeta lamelnih izmjenjivača topline.
4. Povećanje učinkovitosti skladištenja zelene energije optimizacijom geometrijskih i radnih parametara spremnika topline.
.
METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA
Metodologija istraživanja na projektu obuhvaća eksperimentalna mjerenja, numeričke proračune i optimizaciju.
1. Eksperimentalna istraživanja
Eksperimentalna istraživanja provodit će se u laboratorijima Zavoda za termodinamiku i energetiku na Tehničkom fakultetu. Postojeća eksperimentalna oprema nadogradit će se i dopuniti novim komponentama ispitne linije za izmjenjivače topline uključujući ispitne izmjenjivače topline, mjerne osjetnike i sustave za regulaciju i prikupljanje podataka. Tijekom eksperimentalnog istraživanja koristit će se standardna mjerna metodologija koja uključuje umjeravanje osjetnika, procjenu mjerne nesigurnosti i statističku analizu prikupljenih podataka. Planirano je provođenje eksperimentalnih istraživanja u testnim i realnim uvjetima. Eksperimentalna istraživanja koristit će se za eksperimentalne analize te provjere valjanosti računalnih postupaka.
2. Računalne simulacije
U svrhu provođenja numeričkih analiza izmjene topline u izmjenjivačima topline i latentnom spremniku topline kao posebnom tipu izmjenjivača topline, definirat će se odgovarajuće domene zajedno s jednadžbama očuvanja kao i početnim i rubnim uvjetima. Provest će se numeričko rješavanje, temeljeno na metodi kontrolnih volumena, korištenjem eksperimentalno provjerenog numeričkog postupka i softvera za proračun strujanja i izmjene topline. Nakon toga će se provesti numeričke analize za odabrane pogonske uvjete i geometrijske karakteristike izmjenjivača topline i latentnog spremnika topline. Numerička istraživanja omogućit će izvođenje velikog broja numeričkih analiza i bit će osnova za provedbu optimizacijskih postupaka.
3. Optimizacijski postupci
Za određivanje optimalnih geometrijskih karakteristika i pogonskih uvjeta izmjenjivača topline kao optimizacijska metoda koristit će se genetski algoritam. Za određivanje optimalnih vrijednosti utjecajnih pogonskih i geometrijskih parametara latentnog spremnika topline koristit će se optimizacijska metoda odzivnih ploha i Box-Behnkenov dizajn eksperimenta.