Naslov
Modeliranje i simuliranje procesa izmjene topline te procjena parametara
(Modeling and simulation of heat exchange processes and parameter estimation)

Autori
Fabek, David

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, preddiplomski

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
15.09

Godina
2021

Stranica
32

Mentor
Željka Ujević Andrijić

Ključne riječi
Matematički model ; prijenos topline ; Matlab ; optimiranje ; Nelder-Mead ; parcijalne diferencijalne jednadžbe
(Mathematical model ; heat transfer ; Matlab, optimization ; Nelder-Mead ; partial differential equations)

Sažetak
Cilj ovog rada bio je razviti matematički model procesa prijenosa topline te izraditi računalni program u programskom paketu Matlab koji će računati profile temperatura po položaju tijekom određenog vremena i pritom procijeniti parametre procesa tj. toplinsku vodljivost i koeficijent prijenosa topline. Proces se analizirao na laboratorijskoj aparaturi za istraživanje prijenosa topline kroz kamenu ploču. Promatran je slučaj kada je kamena ploča jednom stranom naslonjena na grijač, dok se druga strana hladi zrakom iz okoline prirodnom konvekcijom. Ovakav nestacionarni proces se matematički opisuje pomoću parcijalnih diferencijalnih jednadžbi za čije je rješavanje primijenjena neposredna metoda konačnim razlikama. Određivanjem početnih i rubnih uvjeta te adekvatnog koraka iteracije po položaju i vremenu uz određene uvjete stabilnosti, izvedeni su modeli za raspodjelu temperatura u unutarnjim točkama ploče te na strani ploče koja se hladi zrakom. Za procjenu parametara korištena je ugrađena Matlab funkcija koja se temelji na Nelder-Mead metodi optimiranja, odnosno pronalazi minimum zadane funkcije cilja koja je u ovom slučaju bila korijen srednjeg kvadratnog odstupanja između eksperimentalnih i modelom dobivenih vrijednosti temperatura. Dobiveni rezultati pokazuju da se razvijenim računalnim programom mogu uspješno optimirati parametri procesa ; toplinska vodljivost kamene ploče i koeficijent prijenosa topline s ispitivane ploče na okolni zrak. Također, dobiveni su grafički prikazi koji zorno opisuju promatrani fenomen prijenosa topline te potvrđuju vjerodostojnost razvijenog modela.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA