Connection between experimental and numerical modelling of power engineeringand environmental protection system and the optimisation of related processes and structures  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
42781
Type K
Principal investigator Szabó, Szilárd
Title in Hungarian Energetikai és környezetvédelmi rendszerek kísérleti és számítástechnikai modellezésének és a vonatkozó szerkezetek és folyamatok optimálásának összekapcsolása
Title in English Connection between experimental and numerical modelling of power engineeringand environmental protection system and the optimisation of related processes and structures
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Energetikai és Vegyipari Gépészeti Intézet (University of Miskolc)
Participants Janiga, Gábor
Kalmár, László
Könözsy, László
Lukács, Tamás
Starting date 2003-01-01
Closing date 2007-06-30
Funding (in million HUF) 13.060
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A pályázat keretében elkészült több áramlási és hőtani berendezésben lejátszódó energetikai folyamat numerikus modellezése és jelentős részüknél az üzemük, illetve a kialakításuk optimálása. Ezek: 1. Ipari üzemcsarnokok szellőzésének és a szennyeződés épületen kívüli tovaterjedésének modellezése, a szellőzés optimálása 2. Spirális hőcserélők optimális kialakításának elemzése a. Síkbeli spirális hőcserélő modellezése b. Villamos fűtésű spirális hőcserélő modellezése c. Lapos lángú égővel fűtött spirális hőcserélő modellezése és üzemének optimálása 3. Hőkezelő kemencék gázcirkulációjának modellezése és optimálása a. Kísérleti kemence hőtechnikai modellezése b. Villamos fűtésű alagútkemence modellezése c. Hőkezelő csőkemence modellezése és a kemence, illetve a tüzelés optimálása 4. Elszívóhálózatok modellezése, kialakításuk és üzemük optimálása 5. Villamosan fűtött fémszál körüli áramlás modellezése Az optimálások a Dynamic_Q eljárással és genetikus algoritmus felhasználásával készültek. A számítási eredmények validálására irodalmi adatokat, saját üzemi és laboratóriumi méréseinket használtuk fel. A kutatás végeredményeként kialakult egy olyan eljárás, amelynek segítségével a legkülönbözőbb áramlási- és hőtani folyamat FLUENT programrendszerben történő numerikus modellezése és a matematikai optimálás összekapcsolható. A módszert kiterjesztettük saját kódú numerikus eljárás optimálási eljárásba való beépítésére is.
Results in English
Within this OTKA research project several tasks were carried out. Analysis and numerical modelling of flow and thermal process in equipments were done, and in some cases their shape or the operation efficiency were optimised too. These works were the following: 1. Numerical modelling and optimisation of natural ventilation of industrial workshops, 2. Numerical modelling of spread and dispersion of air-pollution outside a workshop, 3. Analysis of spiral heat-exchanger for optimal shape (a 2D spiral heat-exchanger, a 3D spiral heat-exchanger with electric heat, and one heated with a flat-flamed burner). 4. Modelling and optimising the gas circulation of heat-treating furnaces (an experimental furnace, an electrically heated tunnel furnace, a heat-treating pipe-furnace). 5. Modelling air-sucking networks, optimization of their shape and operation. 6. Flow modelling around an electrically heated wire. The optimisation tasks were carried out by using the Dynamic-Q and the Genetic Algorithm separately. For validating the computations own experimental (laboratory) and operational (on site) measurements were used as well as data of technical literature. As the result of the research a new method have been developed, by which the numerical simulation (modelling) of any flow and thermal process with the FLUENT software package can be coupled with mathematical optimisation. The method was extended also for coupling the optimization algorithm with home-made numerical code.
Full text http://real.mtak.hu/790/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Zámborszky Betti: Villamos fűtésű kemence hőtechnikai modellezése, Doktoranduszok Fóruma kiadványa, 2004, 301-307., 2004
Szilárd Szabó, László Gyulai: Numerical Modelling of Natural Ventilation of Workshops, Proceedings of International Conference of Water Service Science, Brno, 2003. pp.:42-48. ISBN 80-214-2358-7, 2003
László Gyulai, Betti Zámborszky, Szilárd Szabó: Investigation of Flow and Heat Transfer Processes in Furnaces by Using Numerical Simulation, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2004, No. D. 37-42. ISBN 963 661 608 6 ö, ISBN 963 661 612 4, 2004
Dr. Szabó Szilárd: Üzemcsarnokok természetes szellőzésének laboratóriumi és számítógépes modellezése, Gép, 2003. 1. szám. pp.: 44-45. ISSN 0016-8572, 2003
Szilárd Szabó, László Gyulai: Numerical modelling of natural ventilation of workshops by using the FLUENT commercial software package, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2003, No. E-G. pp.: 135-140. ISBN 963 661 547 0, ISBN 963 661 552 7, 2003
Dr. habil. Szabó Szilárd, Temesszentandrási Guidó: Hőtechnikai rendszerek egészség- és környezetvédelmi feladatokat ellátó elemeinek számítástechnikai és laboratóriumi modellezése, Miskolci Egyetem közleménye, Mechatronika, Anyagtudomány, Miskolc, Vol. 1, No. 1, (2003), pp.:9-24. Hu ISSN 1589-827X, 2003
Sz. Szabó, F. Schifter, L. Gyulai, T. Lukács, Á. Szabó: Modelling the Natural Ventilation of Smelter Potrooms, Proc. of the Conf. on Modelling Fluid Flow, Budapest, 2003, 660-667, ISBN 963 420 77 4ö, ISBN 963, 420 7782, 2003
Benke Mátyás, Gyulai László, Dr. Szabó Szilárd: Kísérleti kemencébe helyezett acéltuskó hevítésének instacionér szimulációja tüzelési program esetén, Tüzeléstechnika 2004, XXXIX. Ipari Szeminárium kiadványa, 2004. CD-ROM-on, 2004
Dr. Szabó Szilárd, Gyulai László, Dr. Tolvaj Béla: Üzemcsarnok szellőzés számításának és mérésének összehasonlítása, Gép; 2005.2. szám, 2005
László Gyulai, Szilárd Szabó, D. J. De Kock, J. A. Snyman: Adjusting the number of air change of a smelter pot room by using mathematical optimization, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2005, No. F. 37-43. ISBN963 661 646 9 ö. ISBN963 661 652 3, 2005
Dr. Szilárd Szabó, László Gyulai, Zoltán Szenczi: Investigation of dispersion of industrial dust particles around a workshop by using numerical simulations, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2005, No. F. 133-140. ISBN963 661 646 9 ö. ISBN963 661 652 3, 2005
Gyulai László, Dr. Szabó Szilárd: Környezeti viszonyok hatása üzemcsarnok természetes szellőzésére, Miskolci Egyetem közleménye, Mechatronika, Anyagtudomány, Miskolc, Vol. 1, No. 2, (2005), pp. 83-91. ISSN 1589-827X, 2005
Dr. Szabó Szilárd, Gyulai László, Szenczi Zoltán: Üzemcsarnokot elhagyó porszennyezés tovaterjedésének számítógépes modellezése, Miskolci Egyetem közleménye, Mechatronika, Anyagtudomány, Miskolc, Vol. 1, No. 2, (2005), pp. 139-148. ISSN 1589-827X, 2005
Gyulai László: Üzemcsarnok szellőzés hatékonyságának javítása optimálással, Doktoranduszok Fóruma kiadványa, Miskolc, 100-107., 2004
Zámborszky Betti, Gyulai László: Kemence tűzterében kialakuló hő- és áramlástechnikai folyamatok numerikus modellezése, Doktoranduszok Fóruma közleménye, Miskolc, 2003, pp.: 90-95, 2003
Betti Zámborszky, Marton Tibor, Váradi Viktor: Determination of velocity field after a regtangular body in paralel flow, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2004, No. D. 103-108. ISBN 963 661 608 6 ö, ISBN 963 661 612 4, 2004
Szabó Ádám, Zámborszky Betti: Hőátviteli folyamatok elméleti és kísérleti vizsgálata, Ogét 2004 XII. Országos Gépész Találkozó, Csíksomlyó, pp.: 256-259. ISBN 973-86097-9-8-62(063), 2004
Zámborszky Betti, Dr Tolvaj Béla: Hőkezelő alagútkemence hőtechnikai modellje, Tüzeléstechnika 2004, XXXIX. Ipari Szeminárium kiadványa, 2004. CD-ROM-on, 2004
Dr. Tolvaj Béla, Benke Mátyás: Megnövelt belső felületű hőcserélőcsövekben kialakuló hőmérséklet-eloszlások modellezése, Ogét 2004 XII. Országos Gépész Találkozó, Csíksomlyó, 2004, pp.: 307-309. , ISBN 973-86097-9-8-62(063), 2004
Dr. Gábor Janiga, Mátyás Benke: Numerical simulation of a gas burner, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2005, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2005, No. F. 53-59. ISBN963 661 646 9 ö. ISBN963, 2005
Benke Mátyás: Determination of temperature-field in a longitudinal pipe in case of laminar flow part I : analythical solution, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2004, No. D. 1-6. ISBN 963 661 608 6 ö, ISBN 963 661 612 4, 2004
Benke Mátyás: Determination of temperature-field in a longitudinal pipe in case of laminar flow part II : numerical solution, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2004, No. D. 7-11. ISBN 963 661 608 6 ö, ISBN 963 661 612 4, 2004
László Gyulai: Investigation of the effect of ambient temperature on the natural ventilation of workshops by using numerical simulations, 4th International Conference of PhD. Students, Miskolc, 2003. pp.: 61-66, 2003
Gyulai László: Üzemcsarnokok természetes szellőzésének vizsgálata FLUENT programrendszer alkalmazásával, Gép, LIV. Évfolyam, 2003., pp.: 28-29, 2003
Dr. Tolvaj Béla, Janiga Gábor, Benke Mátyás: Optimalization of heat transfer characteristics of industrial and domestical heat-exchangers, ACTA MECHANICA SLOVACA Kosice-Herlány, 3/2003., pp.: 455-460., 2003
Benke Mátyás: Manufacturing problems of heat-exchangers operating with alternative power sources, ACTA MECHANICA SLOVACA Kosice-Herlány, 3/2003., pp.: 261-266., 2003
Zámborszky Betti, Benke Mátyás, Dr. Tolvaj Béla:: CFD simulation of heat exchanger, Ogét 2005 XIII. Országos Gépész Találkozó, Szatmárnémeti, 2005 p. 354-357., ISBN 973-7840-03-8, 2005
M. Benke, L. Könözsy:: Explicit és Implicit megoldás összehasonlítása konvektív hőátadási feladat esetén, Ogét 2005 XIII. Országos Gépész Találkozó, Szatmárnémeti, 2005., p. 73-76., ISBN 973-7840-03-8, 2005
Gyulai László, Mikko Keinänen, Dr. Szabó Szilárd:: Nyersvaskeverő grafitpor elszívóernyőjének áramlástani numerikus analízise, Tüzeléstechnika 2005, XXXX. Ipari Szeminárium kiadványa, 2005. CD-ROM-on, 1-10, 2005
L. Gyulai, Sz. Szabó:: Adjustment of ventilation windows of workshops by using mathematical optimization, Proc. of the Conf. on Modelling Fluid Flow, Budapest, 667-674, ISBN 963 06 0361 6, 2006
László Gyulai, Szilard Szabo, D.J. De Kock, J. A. Snyman: Optimal adjustment of the number of air changes of a smelter pot room by using mathematical optimization, 6th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Rio de Janeiro, CD Room Proceedings, No. 3931, 1-10., 2005
Liptai Zoltán, Dr. Szabó Szilárd, Dr. Juhász András: Hődrótos méréstechnika alkalmazása áramlási sebességtér homogenizálásához, OGÉT 2005, XIII. Nemzetközi Gépész Találkozó Kiadványa, Szatmárnémeti, 227-230, 2005
László Gyulai, Szilárd Szabó: Hydrodynamic numerical analysis of a metallurgical exhaust hood, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, No. E. 27-32. ISBN 963 661 700 7Ö, ISBN 963 661 705 8, 2006
B. Bolló, J. Franke, Sz. Szabó, W. Frank: Modeling of an electrically heated cylinder, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, No. E. 13-19. ISBN 978-963-661-742-4 Ö, ISBN 978-963-661-746-2, 2007
László Gyulai, Szilárd Szabó: Numerical investigation of flow and thermal conditions of workshops in terms of human comfort, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, No. E. 49-54. ISBN 978-963-661-742-4 Ö, ISBN 978-963-661-746-2, 2007
László Kalmár, Gábor Janiga, Szilárd Szabó: Optimization of ISO-thermal flows in gas-exhausting pipe-line systems, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, No. E. 81-93. ISBN 978-963-661-742-4 Ö, ISBN 978-963-661-746-2, 2007
Kalmár László, Janiga Gábor, Szabó Szilárd: Gázelszívó rendszer számítógéppel segített tervezése optimálási eljárások alkalmazásával, Műszaki Szemle 38. szám (OGÉT 2007, XV. Nemzetközi Gépész Találkozó Kiadványa), Kolozsvár, 175-182 ISSN 1454-0746, 2007
Bolló Betti: Spirál alakú sugárzó fűtőfelület CFD szimulációja, Doktoranduszok Fóruma, p. 18-23, 2005
László Gyulai, Szilárd Szabó, D.J. De Kock, J. A. Snyman: Optimal adjustment of the number of air changes of a smelter pot room by using mathematical optimization, Journal for Structural and Multidisciplnary Optimization 32: 409-421, 2006
László Gyulai, Szilard Szabo, D.J. De Kock, J. A. Snyman: A study of the feasibility of using mathematical optimisation to minimize the temperature in a smelter potroom, Journal of Building and Environment 42 (2007) 2268-2278, 2007
László Kalmár, Gábor Janiga, Szilárd Szabó, Jan A. Snyman: Optimization of the Geometrical Characteristics of Gas-Exhausting Pipe-Line Systems, 7th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Seoul, CD Room Proceedings, No. A0367, 1-10., 2007
László Gyulai, Szilárd Szabó, Jan A. Snyman: Optimization of Ventilation of Workshops on Comfort Parameter, 7th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Seoul, CD Room Proceedings, No. A0196, 1-8., 2007
Szilárd Szabó: Intensification of natural and artificial aeration and minimization of emission in aluminium smelter-potrooms, Aproaches to handling environmental problems in the mining and metallurgical regions, NATO Science Series, IV. Earth and Environmental Sciences-Vol.20, Kluwer Academic Publishers, 2003, pp. 197-209. ISBN 1-4020-1322-1 (HB), ISBN 1-4020-1323-X (PB), 2003
Betti Bolló, Gábor Janiga, Szilárd Szabó: Modelling of units o fan electrically heated furnace, Micro CAD International Computer Science Conf. kiadványa, No. E. 1-6. ISBN 963 661 700 7Ö, ISBN 963 661 705 8, 2006
M. Benke, Sz. Szabó, and J. Franke: Determination of the optimal fuel-air ratio in an industrial pre-heater, International PhD Conference on Mechanical Engineering, Pilsen, 9-10, ISBN 80-7043-486-4, 2006
Bolló Betti: Elektromosan fűtött henger körüli áramlás vizsgálata, GÉP folyóirat, Miskolc, LVIII. évfolyam 5-6. szám, 5-9., 2007
Benke Mátyás, Gyulai László, Dr. Szabó Szilárd:: Kísérleti hőkezelő kemencébe helyezett acél próbadarab felfűtésének numerikus szimulációja, Tüzeléstechnika 2005, XXXX. Ipari Szeminárium kiadványa, 2005. CD-ROM-on, 1-8, 2005
Betti Zámborszky, Mátyás Benke, Adam Klimanek: Numerical investigation of a heat accumulator tank with a spiral-tube heat exchanger inside, MicroCAD International Computer Science Conf. kiadványa, 2004, No. D. 97-101. ISBN 963 661 608 6 ö, ISBN 963 661 612 4, 2004



Back »