VESTNI K 10 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING strani - pages B57 - "71 6 ISSN 0039-24B0 . Stroj V . STJVAX cena BOO SIT >liv sneženja uparjalnika na rabo energije za hlajenje The Effects of Evaporator Frosting o. the Energy Consumption for Refrigeration tečanje učinkovitosti krovnega proce višanjem tlačnega nivoja uparjanja-':"i] Improvement of Topping-Cycle Efficien with an Increase in Evaporation Press Level r-Tmodinamična analiza procesov z gato nasičenimi raztopinami voda-amoniak v absorpcijskih toplotni napravah A Thermodynamic Analysis of the Strong-Solution-Saturation Process in Water-Ammonia Absorption Thermotransformers ...:...c; H lergijska učinkovitost naprav za hlaje valnih prostorov The Energy Efficiency of Chillers Used for Cooling Living Space Dimenzioniranje in izvedba sodobne dvostopenjske hladilne naprave Dimensioning and Construction of the Contemporary Two-Stage Cooling Dev LHT Laboratory za hladilno tehniko 9770039248001 © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,657 © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,657 Mese~nik Published monthly ISSN 0039-2480 ISSN 0039-2480 Vsebina Contents Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering letnik - volume 46, (2000), {tevilka - number 10 Uvodnik Editorial Poredoš, A.: Daljinsko hlajenje je del sodobne Poredoš, A.: District Cooling is a Part of a Contem- energijske oskrbe 658 porary Energy Supply Razprave Papers rabo energije za hlajenje 660 ing on the Energy Consumption for Refrigeration Cerkvenik, B., Poredoš, A., Ziegler, F.: Zvečanje učinkovitosti krovnega procesa z zvišanjem ment of Topping-Cycle Efficiency with an In- tlačnega nivoja uparjanja 671 crease in Evaporation Pressure Level Morosuk, T.: Termodinamična analiza procesov z Morosuk, T.: A Thermodynamic Analysis of the bogato nasičenimi raztopinami voda-amoniak v Strong-Solution-Saturation Process in Water- absorpcijskih toplotnih napravah 683 Ammonia Absorption Thermotransformers Kitanovski, A, Poredoš, A., Tuma, M.: Energijska učinkovitost naprav za hlajenje bivalnih ergy Efficiency of Chillers Used for Cooling prostorov 691 Living Space Razprave v slovenščini Papers in Slovenian Dimnik, M., Poredoš, A.: Dimenzioniranje in Dimnik, M., Poredoš, A.: Dimensioning and Con- izvedba sodobne dvostopenjske hladilne struction of the Contemporary Two-Stage naprave 697 Cooling Device Poročila 703 Reports Strokovna literatura 707 Professional Literature Osebne vesti 712 Personal Events Navodila avtorjem 715 Instructions for Authors stran 657 glTMDDC © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,658-659 © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,658-659 ISSN 0039-2480 ISSN 0039-2480 Uvodnik Editorial Uvodnik Editorial Daljinsko hlajenje je del sodobne energijske oskrbe District Cooling is a Part of a Contemporary Energy Supply Poleg že dolgo znane in močno razširjene uporabe hlajenja za ohranjanje kakovosti živil in zdravil, pridobiva to vedno bolj tudi veljavo pri vzdrževanju ustreznih bivalnih in delovnih razmer. Sodobne komercialne hladilne naprave za hlajenje živil so zaradi množične ponudbe izpostavljene močnemu konkurenčnemu boju na tržišču, kar zagotavlja njihovo kakovost v pomenu zanesljivosti delovanja in tudi v pomenu majhne porabe energije. Hladilne naprave za hlajenje delovnega in bivalnega okolja soše v splošnem na nižji stopnji razvoja. Na tem področju sta se razvila v glavnem dva načina hlajenja objektov. V prvem primeru se uporabljajo osrednje hladilne naprave, ki lahko samostojno ali tudi v okviru klimatizacije pokrivajo potrebe celotnega objekta. V drugem primeru za pokrivanje toplotnih potreb posameznih ali skupine prostorov namestimo manjše, po objektu razpršene hladilne naprave. Resnica je, da so manjše hladilne naprave energijsko manj učinkovite od večjih enot, njihovo delovanje pa je tudi manj zanesljivo. Zato sodobne, v svetu uveljavljene zamisli oskrbe objektov z energijo vključujejo tudi hlajenje na način, kakor je to primer pri ogrevanju. V primeru uporabe majhnih hladilnih naprav je edina možnost pogona z dragoceno električno energijo. Večje hladilne sisteme pa lahko poganjajo tudi druge, manj kakovostne energije, kakor je na primer toplota. Številne raziskave v svetu so pokazale, da še posebej dobro energijsko učinkovitost lahko dosegamo s t. i. daljinskimi hladilnimi sistemi. Daljinski hladilni sistemi so gnani z energijo vroče vode, vodne pare ali plina. So dokazano okolju bolj prijetni od posameznih manjših hladilnih enot. Z njimi zmanjšujemo emisije škodljivih snovi, z uporabo sorpcijske tehnike hlajenja pa lahko povsem izločimo ozonu škodljiva hladiva. Kadar so hladilne naprave gnane s toploto iz kogeneracije, neposredno zmanjšujemo toplotno obremenitev okolja, z uporabo plina za njihov pogon pa odpadejo vmesna spreminjanja energije in dodatne izgube. Z razvojem daljinskega hlajenja v podobnem obsegu in na način, kakršen je poznan pri daljinskem ogrevanju, to postane dostopno širši množici ljudi zaradi znižanja cene na enoto hladilne moči, kar izboljša delovne in bivalne razmere. Oskrba s hladilno energijo bo tako zanesljiva in neodvisna od obratovalnih nezanesljivosti cenene in slabo vzdrževane opreme, razpršene med uporabnike. Cooling is vital for the storage of food and medicines. However, demands for more comfortable living and working conditions are resulting in the expansion of cooling technologies into new areas. A relatively long development time and strong competition in the market mean that modern refrigerators and freezers are very reliable and efficient. In contrast, the cooling equipment for buildings tends to be at a much earlier stage of the development process. Cooling systems for buildings can be divided into two types: centralised cooling equipment which operates as a building-wide air-conditioning system or small dispersed cooling devices which are located in individual rooms. These small coolers are, it seems, less energetically efficient and their reliability has been shown to be inferior to that of centralised systems. The modern approach to energy saving in buildings is to look to combining heating and cooling systems into a single building-environment system. Small individual cooling systems can only be operated by expensive electricity, but large centralised systems offer the possibility of using alternative energy sources, such as heat. Numerous investigations have shown that high energy efficiency and reduced costs can result from the use of these so-called district cooling systems. District cooling systems can make use of the energy derived from hot water, steam or gas. They have been proven to be more environmentally friendly than individual coolers and can reduce the emission of hazardous substances. Indeed, by using sorption-cooling techniques ozone-unfriendly refrigerants can be eliminated completely. When cooling devices make use of the heat from cogenaration the thermal burden on the environment is reduced and the use of gas avoids intermediate stages of energy conversion as well as additional energy losses. The development of district cooling systems to the levels currently enjoyed by district heating systems will mean that people will benefit from a much reduced price for domestic and work-place cooling. The supply of cool air will no longer be dependent on unreliable and expensive individual cooling devices. 0 &nnBjfokJ][p)l]Olf|i[gO | | ^SSfiFlMlGC I stran 658 Uvodnik - Editorial Potencialne možnosti za izvedbo daljinskih hladilnih sistemov so predvsem v kombinaciji z daljinskimi ogrevalnimi sistemi. Večina teh sistemov deluje tudi v poletnem obdobju zaradi oskrbe s sanitarno vodo, kar pa pomeni velike relativne izgube glede na dobavljeno količino toplote. V primeru, da povečamo količino dovedene toplote v poletnem obdobju za pogon hladilnih naprav s toplotnimi kompresorji, se relativne izgube toplote bistveno zmanjšajo, zmanjša se pa tudi poraba elektrike za hlajenje. Še posebnega pomena je ta rešitev takrat, kadar izrabljamo odpadno toploto drugih procesov, ki jo sicer moramo odvajati v okolico. Zaradi naštetih razlogov se kaže tudi v Sloveniji veliko zanimanje za uvedbo daljinskega hlajenja. Zato je treba poiskati optimalne rešitve glede na pozitivne energijske in ekološke učinke ter glede na zmanjšanje investicijskih stroškov v primerjavi z običajno izvedbo ločenih sistemov. Zato mora biti načrtovanje in projektiranje grelnih in hladilnih sistemov v novih poslopjih povezano in usklajeno. The most attractive proposition is a combination of district heating and cooling systems. The former type of system needs to operate throughout the summer in order to supply hot water for sanitation, but this involves a very inefficient use of the heating system as it operates far short of its capacity. If heat were to be supplied to drive compressors for cooling equipment during the summer months, heating efficiency could be increased considerably and at the same time the comsumption of electricity could be reduced. Of course this practise becomes even more atractive if waste heat from other sources can be used as well. There is great interest in district cooling systems in Slovenia, however, many aspects relating to their installation and running have to be looked at closely. Combined heating and cooling systems need to be carefully planned and integrated into new building projects. Such systems require a large initial investment and we need to be sure they are economically attractive. But if district cooling systems are able to offer an economic and environmentally friendly solution to our demands for an improved living and working environment then they must be given serious consideration. Prof.Dr. Alojz Poredoš gfin^OtJJlMISCSD 00-10 stran 659 |^BSSITIMIGC © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,660-670 © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,660-670 ISSN 0039-2480 ISSN 0039-2480 UDK 621.5.048:621.5.011 UDC 621.5.048:621.5.011 Izvirni znanstveni ~lanek (1.01) Original scientific paper (1.01) Vpliv sre`enja uparjalnika na rabo energije za hlajenje The Effects of Evaporator Frosting on the Energy Consumption for Refrigeration Alojz Poredo{ - Dejan @iher Raba energije za hlajenje se je predvsem v zadnjih nekaj letih močno zvečala. To narekuje, da tudi na področju hlajenja skrbimo za učinkovito rabo energije. Prihranke energije lahko dosežemo predvsem v tistih delih hladilnega sistema, kjer je raba največja. Poleg konstrukcijsko ustreznih komponent hladilnega sistema so pri tem bistvenega pomena obratovalni parametri. V prispevku je analiziran predvsem vpliv temperature hlajenja oziroma temperature uparjanja na rabo energije za hlajenje. Potrjeno je znano dejstvo, da zniževanje temperature uparjanja zmanjšuje hladilno število. Analiza vpliva temperature uparjanja je pokazala, da njeno zniževanje močno pospeši izločanje vlage iz zraka in sreženje uparjalnika, kar močno vpliva na dodatno rabo energije za odtaljevanje sreža. © 2000 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: sreženje, odtaljevanje, število hladilno) In the last few years the energy consumption for refrigeration has increased rapidly. As a consequence, care should be taken to ensure that these are energy-efficient devices. Energy savings can be achieved most easily in those parts of the refrigerating system where the energy consumption is the largest. In addition to a suitable design of the refrigerating system components, the operating parameters also play a significant role. This paper analyses the impact of refrigerating temperature or evaporating temperature on the energy consumption. It is well known that decreasing the evaporating temperature reduces the coefficient of performance. An analysis of the impact of evaporating temperature has shown that its reduction is rapidly accelerated by water vapor condensation from the air and frosting of the evaporator, resulting in extra energy consumption for defrosting the evaporator. © 2000 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: frosting, defrosting, coefficient of performance) 0 UVOD Raba energije v Slovenskih gospodinjstvih za hlajenje pomeni več ko 20 odstotkov celotne rabe energije. Podobno stanje je tudi po svetu. Ta delež se z dvigom ravni delovnih in bivalnih razmer v gospodinjstvih in tudi na drugih področjih človekovega udejstvovanja stalno povečuje. Navedena dejstva so razlog, da tudi na področju hlajenja skrbimo za racionalno rabo energije, še predvsem zato, ker za pogon hladilnih naprav v pretežni meri uporabljamo električno energijo, ki je energija največje kakovosti, je čista eksergija. Možnosti za zmanjšanje rabe energije hladilnih naprav je veliko. V prvi vrsti lahko vplivamo na rabo energije z optimalno izbiro in pravilnim dimenzioniranjem komponent hladilnega sistema. Pri tem moramo posebno 0 INTRODUCTION In Slovenian households refrigeration represents more than 20 % of the total energy consumption. The situation in the rest of the world is very much the same, and this level of energy consumption is set to rise as a consequence of better working and living conditions. It is important that the energy for refrigeration is used carefully because refrigerating devices use electricity, the highest form of energy – pure exergy. There are many possibilities for reducing the energy consumption of refrigerating devices. First of all by choosing refrigeration components of the correct size. Particular attention should be paid to correctly adjusting all the elementary parts and se- 0 SšnrKitafcflM]! ma stran 660 A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting pozornost posvetiti usklajenosti vseh osnovnih elementov hladilnega sistema. Druga možnost je pravilna izbira obratovalnih parametrov hladilne naprave, s tem pa že vplivamo na tehnologijo hlajenja. Pravilna oziroma optimalna izbira komponent hladilne naprave je naloga proizvajalca. Pri tem mora biti upoštevana doba trajanja hladilne naprave in tudi zagotavljanje želenih delovnih parametrov. Najmočnejši vpliv na delovanje hladilne naprave ima vsekakor kompresor. Njegova karakteristika mora biti usklajena predvsem s karakteristiko dušilnega elementa Uparjalnik in kondenzator morata pokrivati območje delovanja kompresorja Krmilni elementi morajo biti izbrani tako, da prilagajajo delovanje hladilnika trenutnim potrebam po hlajenju. Torej hladilna naprava bo delovala učinkovito z vidika najmanjše porabe energije takrat, ko bodo vsi navedeni elementi med seboj usklajeni, tako da bomo dosegli čim boljše prilagajanje pridobljene hladilne toplote dejanskim potrebam skozi ves čas delovanja [1]. Z obratovalnimi parametri hladilnega sistema, ki so zahteva tehnologije hlajenja, lahko močno vplivamo na rabo energije za hlajenje. Splošno je znano, da povečana razlika med temperaturo kondenzacije in temperaturo uparjanja zmanjšuje hladilno število, kar neposredno pomeni povečano rabo energije na enoto pridobljenega hladu. Zato moramo predvsem poskrbeti za to, da je med obratovanjem temperatura kondenzacije čim nižja in da je temperatura uparjanjačim višja. Znižanje temperature kondenzacije je omejeno s temperaturo ponora toplote. Višanje temperature uparjanja pa je omejeno s temperaturo hlajenja. Zmanjševanje razlike med temperaturo hlajenja in temperaturo uparjanja pomeni sicer dvig druge, vendar obenem pomeni povečevanje površine oziroma velikosti uparjalnika. Nizka temperatura hlajenja in s tem povezana nizka temperatura uparjanja pomeni intenzivno izločanje vlage iz zraka. Posledica tega je povečano sreženje površine uparjalnika, če je njena temperatura nižja od 0 °C. Zaradi tega se skrajša čas obratovanja hladilne naprave in se poveča čas odtaljevanja uparjalnika, s tem pa tudi raba energije za odtaljevanje sreža. Poleg tega je negativni učinek sreženja tudi zmanjšanje toplotne moči uparjalnika in v tem primeru hladilna naprava ne dosega več imenske zmogljivosti. Po podatkih nekaterih raziskav se na začetku sreženja toplotna moč uparjalnika celo začasno nekoliko poveča [2], vendar se kmalu potem začne naglo zmanjševati. V pričujočem prispevku je prikazan vpliv temperature hlajenja oziroma temperature uparjanja na rabo energije za odtaljevanje sreža ter na celotno energijsko učinkovitost delovanja hladilne naprave. 1 VPLIV OBRATOVALNIH PARAMETROV NA HLADILNO ŠTEVILO Energijsko učinkovitost kompresorskih hladilnih naprav ocenjujemo s hladilnim številom. Po definiciji je to: lecting appropriate working parameters for the refrigerator. In this way we can influence the technology of refrigeration. The correct choice of components for refrigerators is the job of the producers. They must take into consideration the lifetime of the device and the assurance of the desired working parameters. The main component in any refrigerating device is the compressor, its characteristics must be adjusted to those of the expansion element. The evaporator and condenser must cover the area of activity of the compressor. Control elements must be chosen so that we can adjust the working of the refrigerator to the refrigeration requirements. A refrigerating device will work efficiently, with the minimum energy consumption, when all the elements are adjusted to achieve the cooling requirements throughout the whole period of operation [1]. It is possible to lower the energy consumption for refrigeration with the working parameters. A large difference between the temperature of condensation and the temperature of evaporation reduce the coefficient of performance, which means increased energy consumption per unit of acquired cold. For this reason, it is important to ensure that the condensing temperature is as low as possible and that the evaporating temperature is as high as possible. Lowering the condensing temperature is limited by the temperature of the heat sink. Increasing the evaporating temperature is limited by the refrigerating temperature. Reducing the difference between the refrigerating temperature and condensing temperature means a rise in the latter, and at the same time it means a larger evaporator. A low cooling temperature and an associated low evaporating temperature lead to a rapid elimination of humidity from the air. This results in increased evaporator frosting if the temperature is lower than 0 0C. A consequence of this is a shortening of the operating time for the refrigerating device and an increase in the time for defrosting: the result, a rise in energy consumption. Another negative influence of frosting is the reduced thermal power of the refrigerator and the inability of the device to reach its nominal capacity. Some research has shown that the initial capacity of the evaporator begins to rise for a short period of time [2], but soon after that the capacity starts falling. This paper looks at the influence of refrigerating temperature or evaporating temperature on the energy consumption for defrosting and on the overall energy efficiency of refrigerating-device operation. 1 INFLUENCE OF WORKING PARAMETERS ON THE COEFFICIENT OF PERFORMANCE We estimate the energy efficiency of compression refrigerating devices with the coefficient of performance. By definition this is: | gfin=i(gurMini5nLn 0010 stran 661 I^BSSIfTMlGC A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting e = QR W (1). Za idealni ali teoretični proces ga lahko zapišemo tudi z razmerjem temperatur: TC -TR For an ideal or theoretical process we can also write it with a temperature ratio: (2). Ob nespremenljivi temperaturi kondenzacije je hladilno število odvisno predvsem od temperature uparjanja. Z analizo enačb (1) in (2) ugotovimo zmanjševanje hladilnega števila z nižajočo se temperaturo uparjanja. Zveza med teoretičnim hladilnim številom in temperaturo uparjanja je čista in dana z enačbo (2), medtem ko je dejansko hladilno število odvisno predvsem od izmerjenega izkoristka kompresorja, na katerega poleg temperature uparjanja vplivajo še številni drugi parametri. 2 VPLIV TEMPERATURE UPARJANJA NA RABO ENERGIJE ZA ODTALJENJE SREŽA Srež na zunanji površini uparjalnika pomeni zaradi svoje razmeroma majhne toplotne prevodnosti znaten upor proti prenosu toplote. Med delovanjem hladilne naprave debelina sreža narašča, kar močno zmanjšuje toplotno moč uparjalnika oziroma celotne hladilne naprave. Zato je treba po določenem času nastali srež odtaliti. To pomeni, da moramo v uparjalnik dovajati dodatno energijo. 2.1 Nadomestna toplotna prevodnost sreža Kadar obstaja temperaturni gradient v plasti sreža, poteka prenos toplote z naslednjimi mehanizmi: molekularno prevodnostjo, difuzijo vodne pare, sevanjem in občasno z naravno konvekcijo. Model preračuna je povzet po Auracherju [4]. Posamezne prenosne procese bomo razčlenili in jih skupaj popisali z nadomestno toplotno prevodnostjo: Difuzija Gostota toplotnega toka qD zaradi difuzije vodne pare je: At the constant temperature of condensation the coefficient of performance depends first of all on the evaporating temperature. An analysis of equations (1) and (2) suggests a lower coefficient of performance with decreasing evaporating temperature. The relationship between the theoretical coefficient of performance and the evaporating temperature is given by equation (2), the actual coefficient of performance depends mainly on compressor efficiency, which is influenced by evaporating temperature as well as other parameters. 2 INFLUENCE OF EVAPORATING TEMPERATURE ON ENERGY CONSUMPTION FOR DEFROSTING Frost on an external surface of the evaporator represents a high resistance to heat flux because of frost’s relatively low heat conductivity. The thickness of the frost increases with operating time and significantly reduces the thermal power of the evaporator and, as a consequence, the refrigerating device. Because of this it is nessesary to defrost periodically the refrigerator and this means that additional energy must be brought into the evaporator. 2.1 Effective heat conductivity of frost When there is a temperature gradient in the layer of frost, heat transfer involves the following mechanisms: molecular conductivity, diffusion of water vapor, radiation and sometimes natural convection. The model for the calculation is a simplified model first introduced by Auracher [4]. We will analyse individual transport processes and list them together with substitutional heat conductivity: q& dT / dx (3). Diffusion The density of heat flux qD because of the diffusion of water vapor is: q D = meff-^hf (4). Glede na splošno definicijsko enačbo za toplotno prevodnost lahko zapišemo nadomestno difuzijsko prevodnost sreža: Considering the general definition equation for heat conductivity we can write down the effective diffusion conductivity of frost as: meff-Ahf lD dT/dx (5). 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SsFvWEIK I stran 662 A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting Gostoto difuzijskega masnega toka vodne pare računamo po Fickovem zakonu: We can calculate the density of the diffusion mass flow of water vapor by Fick‘s law: D Vrednost difuzijske upornosti M dobimo iz literature [4]. Difuzijski koeficient izrazimo s temperaturo in tlakom, za tlak nasičenja vodne pare vzamemo temperaturno funkcijo in ob upoštevanju izraza za difuzijsko upornost dobimo naslednjo enačbo: (6). dpw dT ¦T dT dx We can obtain the value of the diffusion resistance//from the reference [4]. We can express the diffusion coefficient in terms of temperature and pressure. For the saturation pressure of water vapor we take the temperature function and if we then take into consideration the diffusion resistance we get the following equation: lD Pi-Pf ¦Dh -C p-C0-Pf kjer so vrednosti konstant: C = 24,02, C = 6145 K, C4 = 1,958 -109 kg/msK. 2 Molekularna prevodnost Molekularno prevajanje ima največji vpliv na celotni toplotni tok. Toplotna prevodnost sreža ne more biti izračunana zanesljivo s čistim teoretičnim postopkom. Zapleten mehanizem prenosa toplote v porozni snovi zahteva uporabo polempiričnih modelov. Toplotna prevodnost ni samo funkcija oblike sreža, ampak tudi funkcija gostote in temperature ter tudi notranje zgradbe. To se časovno spreminja s pogoji formiranja sreža in z metamorfnimi procesi. Celotna molekularna prevodnost sreža je: (C2-C3/T) (7), p0lT p T0 where the values of the constants are: C2 = 24.02, C = 6145 K, C = 1.958.10-9 kg/msK. 3 Molar conduction Molar conductivity is by far the most important effect exerted on the total heat flux. The thermal conductivity of frost cannot be calculated reliably using a purely theoretical approach. The complex mechanism of heat transfer in a porous material requires the use of semi-empirical models. The thermal conductivity of frost is not only a function of the form of the frost, but also a function of density, temperature and internal structure. This in turn varies with time, frost formation conditions and metamorphous processes. The total molar conductivity of frost is: 1 cd c 1-c (8). 1 + ll Prečna lv in vzporedna toplotna prevodnost lp sta izračunani po enačbah v [4]. Konstanta c1 je rezultat meritev molekularne prevodnosti sreža in je dana v [4]. Pri večjih gostotah sreža je temperaturna odvisnost l d prav nasprotna kakor pri majhnih gostotah. To c je razumljivo, saj se prevodnost ledu zvečuje z nižanjem temperature. Nadomestna toplotna prevodnost sreža Iz raziskav [4] izhaja, da sta prevod in difuzija edina pomembna učinka na prenos toplote v srežu. Celotna toplotna prevodnost je torej: Transverse lp and parallel lp thermal conductivities are calculated from equations in [4]. The constant c1 is the result of measurements of the molar conduction of frost and can be found in [4]. At higher frost densities the temperature dependence lcd is the opposite to that at low densities. This is quite logical because the conductivity of ice increases with falling temperature. Effective thermal conductivity of frost From the research done by Auracher[4] it follows that conduction and diffusion are the only relevant effects on heat transfer in frost. The effective thermal conductivity is thus given by: l = lcd + ld (9). 2.2 Gostota sreža V enačbah za toplotne prevodnosti je navzoča tudi gostota sreža. Analitičnih modelov za izračun gostote sreža v literaturi ne najdemo. 2.2 Density of frost The density of frost is present in equations for heat conductivities, but in the avaliable literature we could not find any analytical models for the calculation gfin^OtJJlMISCSD 00-10 stran 663 |^BSSITIMIGC A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting Obstaja nekaj empiričnih obrazcev, ki so rezultat meritev. V splošnem je znano, da je gostota sreža odvisna od hitrosti in temperature zraka, debeline sreža in gradienta koncentracij vodne pare v zračnem toku. Lotz [2] navaja za gostoto sreža naslednji empirični izraz: rf = 343,86-ln|1 Faktor F zajema vse vplivne veličine na gostoto sreža: of frost density. There are some empirical accessories, however, which are the results of measurements. In general it is known that the density of frost depends on air velocity and temperature, frost thickness and on the gradient of concentrations of water vapor in the air flow. Lotz [2] mentions the following empirical expression for frost density: 13,45^ 1 + F J (10). Factor F includes all the influential parameters for frost density: F = 81,7-Dpw-c1.(1-tf )0,5 [(0,225 + df)-c2-0,1-tf]-vac3 (11). Pomožne veličine c1 do c3 so odvisne od hitrosti zraka, debeline sreža ter od temperature sreža in jih dobimo v [4]. 2.3 Toplotna moč osreženega uparjalnika Toplotna moč, ki se prenaša skozi steno uparjalnika, je zmnožek toplotne prehodnosti, zunanje površine uparjalnika in razlike med temperaturo zunanjega zraka ter med temperaturo uparjanja: Auxilliary parameters c1 to c3 depend on the air velocity, frost thickness and the frost temperature and can be obtained in [4]. 2.3 Thermal capacity of frosted evaporator The heat flow, which is transfered through the wall of the evaporator, is a product of the thermal conductivity, the external surface of the evaporator and the difference between the temperature of the outer air and the evaporating temperature: Q=k-Ao-(ta-tR ) (12). Toplotno prehodnost, ki je sestavljena iz toplotne prestopnosti na notranji strani, toplotne prevodnosti skozi cev, skozi srež ter toplotne prestopnosti na zunanji strani, lahko zapišemo [5]: The overall heat-transfer coefficient, which comprises the heat-transfer coefficient on the inner side, the heat conductivity through the wall, through the frost and the heat-transfer coefficient on the outer side, can be writen as [5]: (13), Ai 'ai kjer je: +R0 where: + d (14). Pri tem toplotno prestopnost na zunanji strani aa,i dobimo iz empirične enačbe [3]: Based on this, the thermal coefficient on the outer side aa,i can be obtained from the empirical equation [3]: k' = j ¦ Dt0,5 ¦ Sf0,5 ¦ (65• 103 • df +14)- e- 1df + al (15). V enačbah za gostoto sreža in toplotno moč uparjalnika je navzoča tudi debelina sreža df. To izračunamo na podlagi masnega toka izločenega sreža in površine uparjalnika. Sreženje je proces izločanja vodne pare iz vlažnega zraka. Masni tok izločenega sreža izračunamo iz masne bilance v zraku in je: In equations for the density of frost and the thermal capacity of the evaporator, the thickness of the frost df is also present. This can be calculated on the basis of the mass flow of the eliminated frost and the area of the evaporator. Frosting is a process of desublimation of water vapor from the moist air. We can calculate the mass flow of eliminated frost from the mass balance in the air: V ra (xa,i -xa,o ) a (16). 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SSfiflMlGC I stran 664 1 A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting Absolutne vlažnosti preračunamo iz temperatur in relativnih vlažnosti po znanih enačbah ali pa jih preberemo iz diagrama h-x. Na podlagi poznanega masnega toka sreža, lahko izračunamo možni čas obratovanja hladilnika, v katerem se nabere toliko sreža mf, da smo ga sposobni odtaliti v predpisanem času 30min: We can calculate the absolute humidity from the temperature and the relative humidities from known equations or we can read them from the h-x diagram. On the basis of the known mass flow of frost we can calculate the working time of the refrigerator, which has accumulated frost mf which can be defrosted in 30 min: to = Toplota, potrebna za odtaljevanje uparjalnika, je sestavljena iz toplote za segrevanje uparjalnika in sreža na 0 °C ter iz toplote za taljenje ledu: mf . mf (17). The heat needed for defrosting the evaporator is made up of the heat needed to heat the evaporator and frost to 0 0C and the heat needed for melting the ice: Qm,f = mR cR (0 -tR ) + mf cf (0 -tR ) + mf q (18) Dejansko sliko energijske učinkovitosti delovanja hladilne naprave dobimo, če k energiji za pogon kompresorja prištejemo še energijo za odtaljevanje sreža, oziroma če definiramo celotno hladilno število: We can get a real picture of the energy efficiency of the refrigerating device if the energy neccessary for driving the compressor is added to the energy for defrosting, or if we define the total coefficient of performance as: Q R W +Qm (19). 3 PRIMER PARAMETRIČNE ANALIZE Parametrično analizo porabe energije za hlajenje smo opravili na konkretnem primeru uparjalnika z naslednjimi podatki: 3 AN EXAMPLE OF PARAMETRIC ANALYSIS We conducted a parametric analysis of the energy consumption for refrigeration on a real example of an evaporator with the following data: Zunanji zrak Outer air Geometrijska oblika uparjalnika Geometrical shape of the evaporator vstopna temperatura ta,i: 5 0C input temperature vstopna relativna vlažnost fi: 80 % input relative humidity izstopna relativna vlažnost fo: 95 % output relative humidity hitrost va: 3 m/s velocity volumski tok Va : 0,44 m3/s volume flow zunanja površina A: 7 m2 external surface notranja površina Ai: 0,66 m2 inside surface učinkovitost lamel hf: 0,8 fin efficiency razdalja med lamelami Sf : 0,012 m distance between fins masa uparjalnika mR: 5,6 kg mass of the evaporator Za izvedbo analize smo uporabili že izdelani računalniški program za simuliranje preračun lamelnih hladilnikov zraka [5], v katerega smo dodatno vgradili na podlagi zgoraj predstavljenega modela sreženja izdelani računski modul. Izkušnje iz podobnih analiz kažejo, da je upor prenosa toplote od hladiva v cevi do zunanje površine uparjalnika praktično zanemarljiv. Zato smo pri preračunu enačili zunanjo temperaturo površine uparjalnika s temperaturo uparjanja. For the analysis we used an existing computer program for the simulation and calculation of the air cooling coils [5]. Into this program we put an additional calculation module based on the above-described model of frosting. Experiences from a similar analysis have shown that the heat-transfer resistance from the refrigerant in the tube to the external surface of the evaporator is practically negligible. For this reason, in the calculation, the external temperature of the surface of the evaporator was equated with the evaporating temperature. A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting 3.1 Rezultati analize Za navedene parametre zraka in geometrijsko obliko uparjalnika smo izvajali analizo vpliva različnih vplivnih veličin na rabo energije za odtaljevanje sreža. V prvi vrsti smo ugotovili, da je najpomembnejši vplivni dejavnik debelina sreža. Ta je odvisna predvsem od temperature uparjanja. Zato smo v nadaljevanju vzeli to kot odločujočo veličino rabe energije. 3.1 Results of the analysis We performed an analysis of the influence of different parameters on the energy consumption for defrosting for the stated conditions of the evaporator, air and geometry. The first point we established was that the most important factor is the thickness of the frost. This thickness depends mainly on the evaporating temperature. In the subsequent steps this was considered as the main factor in terms of energy consumption. 10 8 6 4 2 0 At = 15 K ^^^^ At = 10 K ^ — . — —¦ At = 7 K_____ ^ . » — " . . - ¦ - - ¦ - - 0 12 3 4 5 6 t [h] Sl. 1. Naraščanje debeline sreža s časom Fig. 1. Increase in frost thickness with time S slike 1 lahko ugotovimo, da pri večjih temperaturnih razlikah At (razlika med temperaturo uparjanja in temperaturo zraka) debelina sreža d hitreje narašča in je zato treba uparjalnik prej odtaljevati oziroma je potrebnih več odtaljevalnih obdobij. Primer časovne odvisnosti padanja moči uparjalnika vidimo na sliki 2. Na začetku delovanja lahko opazimo celo delno zvečanje moči uparjalnika in nato naglo zmanjšanje. Vzrok za začetno povečanje moči uparjalnika je v tem, da se na začetku sreženja pojavi močno povečana hrapavost površine, kar povzroči močno turbulenco zraka in s tem povečano toplotno prestopnost. V nadaljevanju delovanja debelina sreža narašča in se močno poveča upornost prenosa toplote. We can determine from Figure 1, that at higher temperature differences Dt, the difference between evaporating temperature and air temperature, the frost thickness d increases faster and for this reason the evaporator has to be defrosted first or we need several defrosting periods. We can see an example of the time dependence of the falling power of the evaporator in Figure 2. At the beginning of the operation there is an increase in the evaporating power and then a sharp fall. The reason for initial sharp rise in the evaporator capacity is that the frost increased the roughness of the surface causing strong air turbulence and an increased heat-transfer coefficient between the air and the frosted area. If the refrigerator continues to work the frost layer thickens and the resistance to heat transfer increase. 4000 3500 -3000 2500 2000 1500 1000 500 -¦ 0 012 3 456 t [h] Sl. 2. Časovni potek spreminjanja toplotne moči uparjalnika zaradi sreženja [2] Fig. 2. Time dependence of evaporator performance due to frosting [2] 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SsFvWEIK | stran 666 A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting V postavljenem modelu je neposredno ali posredno navzoča temperatura uparjanja. Zato smo poiskali njen vpliv na pomembnejše kazalce učinkovite rabe energije pri hlajenju. S slike 3 lahko vidimo, da se z nižanjem temperature uparjanja močno povečuje število odtaljevalnih obdobij, s tem pa se zmanjšuje čas obratovanja, v katerem se odtaljeni srež obnovi. Vzroka za to sta dva. Prvi vzrok je v tem, da se del dodatne energije porabi za segrevanje sreža in uparjalnika in se ta količina energije ne more uporabiti za taljenje, drugi in poglavitni vzrok za to pa je, da se z zniževanjem temperature uparjanja znižuje temperatura površine uparjalnika, ki povzroči močno povečanje izločanja vlage iz zraka in večji masni tok nastalega sreža, s tem pa krajši čas za obnovo sreža. 12 10 - 8 6 4 2 0 -10 In the model the evaporating temperature is present either explicitly or implicitly. For this reason we have investigated its influence on the important indicators for the effective use of energy in refrigeration. From Figure 3 we can see that with decreasing evaporating temperature the number of defrosting periods increases, and the woking time for the melted frost to be restored is reduced. There are two reasons for this. First reason is that an additional amount of energy is spent for heating the frost and the evaporator, and this energy cannot be used for defrosting, the second and most important reason is that with a falling evaporating temperature the surface temperature of the evaporator is falling too. This causes a large rise in the moisture elimination from the air and a higher mass flow of the created frost and with that a shorter time for the renewal of the frost. -2 tr (°C) Sl. 3. Število odtaljevalnih obdobij na dan v odvisnosti od temperature uparjanja Fig. 3. Number of defrosting periods per day versus the temperature of evaporation 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 -10 -6 tR (oC) -4 -2 Sl. 4. Razmerje energije za odtaljevanje in hladilne energije v odvisnosti od temperature uparjanja Fig. 4. Ratio of energy for defrosting and refrigeration capacity versus the temperature of evaporation Slika 4 prikazuje, da pri temperaturi uparjanja 0 °C pomeni raba energije za odtaljevanje nekaj manj ko 3% energije, potrebne za pogon hladilne naprave, in da se ta odstotek pri temperaturi uparjanja -10 °C poveča na nekaj več ko 11%. S primerjavo običajno definiranega hladilnega števila po (1) in hladilnega števila z upoštevanjem energije za odtaljevanje uparjalnika Figure 4 shows that at an evaporating temperature of 0°C the energy consumption for defrosting accounts for less than 3% of the energy needed for driving the refrigerating device and that at the temperature of evaporation -10°C it rises to more than 11%. By comparing the traditionally defined coefficient of performance according to (1) with the coefficient of performance defined by taking into consideration the energy needed for the defrosting of the evapo- gfin^OtJJIMISCSD 00-10 stran 667 |^BSSIfTMlGC A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting 6 5 4 ¦ *'"'¦ ^ ¦ B ^ H ^ 2 1 0 - - - - ¦ ¦ -r * * " " - -10 tr(°C) Sl. 5. Dejansko in celotno hladilno število v odvisnosti od temperature uparjanja Fig. 5. Actual and total coefficient of performance versus evaporation temperature po en. (19) s slike 5 vidimo, da je celotno hladilno število manjše za okrog 20% pri temperaturi uparjanja -2 °C in da ta razlika znaša več ko 30% pri -10 °C. 4 SKLEP S pričujočim prispevkom smo želeli prikazati, kakšen vpliv ima temperatura uparjanja na rabo energije za delovanje hladilne naprave. Iz parametrične analize lahko ugotovimo, kje so možnosti za zmanjšanje porabe energije za hlajenje. Neizogibno dejstvo je negativni vpliv zniževanja te temperature na hladilno število. Pogoji za začetek nastajanja sreža na uparjalniku se vzpostavijo v odvisnosti od geometrijske oblike uparjalnika ter parametrov zraka. Parametrično analizo vpliva sreža na porabo energije smo opravili pri temperaturi uparjanja pod -2 °C, ker smo ugotovili, da se pri tej temperaturi uparjanja zagotovo pojavijo pogoji za začetek sreženja. Rezultati analize kažejo, da pri temperaturi uparjanja malo pod 0 0C srež le malo vpliva na nadomestno toplotno prevodnost in posledično na toplotno moč uparjalnika. Medtem je pri nižjih temperaturah uparjanja (-10 0C) vpliv sreža zelo velik, saj po določenem času močno zmanjša toplotno moč uparjalnika. Kakor je razvidno s slik 1 in 2, bi lahko srež po določenem času zapolnil prostor med rebri in bi se toplotna moč uparjalnika zmanjšala na 0. Poleg tega smo z analizo ugotovili, da zniževanje temperature uparjanja močno skrajša morebitni čas obratovanja hladilne naprave, v katerem se odtaljeni srež obnovi. To pomeni večjo porabo energije za odtaljevanje, kar bistveno zmanjšuje celotno hladilno število. Dejanska raba energije za odtaljevanje sreža je v bistvu še večja, ker pri odtaljevanju voda odteka pri nekaj višji temperaturi od 0 °C (naša predpostavka). Iz rezultatov analize lahko povzamemo, da ima zniževanje temperature hlajenja večkraten negativni učinek na rabo energije. Zato moramo biti rator, see equation (19), we can see that the total coefficient of performance is lower by around 20% at the temperature of evaporation -2°C and that this difference rises to more than 30% at -10°C, see Figure 5. 4 CONCLUSION The purpose of the paper was to show what kind of effect the evaporating temperature has on the energy consumption of a refrigeranting device. From a parametric analysis we can find the possibilities for reducing the energy consumption. An inevitable fact is the negative influence a drop in the evaporating temperature has on the coefficient of performance. The conditions for frost formation on the evaporator depend on the evaporator geometrical shape and air parameters. We conducted a parametric analysis of the influence of frost on the energy consumption at an evaporating temperature under -2°C, because at this temperature the conditions are suitable for frost formation. The results of the analysis show that at an evaporating temperature under 0 0C frost has only a minor influence on effective thermal conductivity, and as a result, on the evaporator’s thermal power. On the other hand, at lower temperatures of evaporation (-10 0C) the influence of frost is very strong, because after a certain time it greatly reduces the evaporator’s thermal power. From Figures 1 and 2 it is clear that after a certain time frost could fill the space between the fins and the evaporator’s thermal power would vanish. This analysis has also established that lowering the evaporating temperature significantly reduces the time avaliable for defrosting, which effectively reduces the total coefficient of performance. The real energy consumption for defrosting is, in reality, even bigger, because in the process of defrosting, the water flows away at a slightly higher temperature than 0°C (our presumption). On the basis of the results we can conclude, that lowering the refrigerating temperature has a negative effect on energy consumption. Because of this 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SsFvWEIK | stran 668 ed e c c A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting pri izbiri temperature hlajenja zelo pazljivi in izbirajmo najvišjo mogočo, ki jo dopuščata tehnologija hlajenja in dimenzioniranje prenosnikov toplote. we must be very careful in choosing the refrigerating temperature. We should choose the maximum possible temperature that is allowed by the refrigerating technology and the heat exchanger’s dimensions. 5 OZNAKE VELIČIN 5 SYMBOLS USED površina A m2 surface specifična toplota c J/kgK thermal capacity difuzijski koeficient D - diffusion coefficient entalpija h J/kg enthalpy masa m kg mass tlak p Pa pressure gostota toplotnega toka q& W/m2 density of heat flow toplotni tok Q& W heat flow plinska konstanta R J/kgK gas constant temperatura T K temperature temperatura t 0C temperature hitrost v m/s velocity volumski tok V& m3/s volume flow delo W W work x kg/kg absolute humidity debelina d mm thickness toplotna prevodnost l W/mK thermal conductivity h - efficiency difuzijska upornost m - diffusion resistance gostota r kg/m3 density Indeksi Index zrak a air kondenzacija C condensation srež, rebro f frost, fin notranji, vstop i inside, input talilni m melt zunanji, izstop o outside, output vzporedno p parallel uparjanje, uparjalnik R evaporation, evaporator sublimacijski s sublimative cev t tube para v vapour voda w water 6 LITERATURA 6 REFERENCES [1] Sand, J.R. at al. (1994) Investigation of design options for improving the energy efficiency of conventionally designed RFs ASHRAE paper no. 94-20-4. [2] Lotz, H. (1971) Warme- und Stoffaustauschvorgange in bereifenden Lamellenrippen-Luftkuhlern im Zus-samenhang mit deren Betriebsverhalten. Kdltetechnik-Klimatisierung, vol. 23, no 1. [3] Gatchilov, T.S., V.S.Ivanova (1983) Finned air coolers at natural convection dimensioning method. Proceedings of the XVIth international congress of refrigeration, Paris, 891-896. stran 669 A. Poredo{ - D. @iher: Vpliv sre`enja uparjalnika - The Effect of Evaporator Frosting [4] Auracher, H. (1981) Effective thermal conductivity of frost. Seminar on Advancement in Heat Exchangers. International Centre for Heat and Mass Transfer; Dubrovnik. [5] Poredoš, A. (1990) Generalized model for extended surfaces heat exchangers calculating. Faculty of Mechanical Engineering, Ljubljana. Naslov avtorjev: profdr. Alojz Poredoš Dejan Žiher Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani Aškerčeva 6 1000 Ljubljana Authors’ Address: Profdr. Alojz Poredoš Dejan Žiher Faculty of Mechanical Eng. University of Ljubljana Aškerčeva 6 1000 Ljubljana, Slovenia Prejeto: Received: 21.7.2000 Sprejeto: Accepted: 20.12.2000 0 SšnrKitafcflM]! ma stran 670 © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,671-682 © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,671-682 ISSN 0039-2480 ISSN 0039-2480 UDK 621.5.013:621.5.011 UDC 621.5.013:621.5.011 Izvirni znanstveni ~lanek (1.01) Original scientific paper (1.01) Zve~anje u~inkovitosti krovnega procesa z zvi{anjem tla~nega nivoja uparjanja Improvement of Topping-Cycle Efficiency with an Increase in Evaporation Pressure Level Bo{tjan Cerkvenik - Alojz Poredo{ - Felix Ziegler Zahteve po klimatizaciji poslopij so iz leta v leto večje. Ponavadi se za pripravo hladu uporabljajo kompresorske hladilne naprave, za katere je značilna zgoščenost in ugodne cene. Sorpcijske hladilne naprave se uporabljajo samo v posebnih primerih in pokrivajo le manjši trzni delež na področju hlajenja. V našem prispevku je predlagan tristopenjski kaskadni sorpcijski hladilni proces, sestavljen iz osnovnega absorpcijskega procesa z dvojnim učinkom in delovnim parom LiBr/HO ter krovnega procesa, ki deluje z delovnim parom CaO/HO. Zaradi uporabe vode kot hladiva v krovnem procesu je tlačna raven uparjanja nizka, kar ima za posledico nezadostno intenzivnost faze sinteze glede na fazo razpada. Za rešitev sta predlagani dve spremembi krovnega procesa, pri katerih z dvigom tlačne ravni uparjanja pospešimo proces sinteze v reaktorju. Ugotovili smo, da lahko dosežemo hladilno število (HŠ - COP, Coefficient of performance) do 1,6 kljub temu, da s spremenjenim krovnim procesom ne moremo več pridobivati hladu. Ta vrednost pomeni izboljšanje za približno 30 odstotkov glede na učinkovitost industrijskih LiBr/HO absorpcijskih hladilnih naprav na trgu. © 2000 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: sorpcija, hlajenje, procesi kaskadni, procesi krovni, učinkovitost) The demand for better air conditioning in buildings is increasing from year to year. Compression machines are normally used for cold-air production, due to their compactness and favourable price. Sorption machines are used in special cases only, covering small niches of the cooling market. In our paper a three-stage cascading sorption cycle is proposed, consisting of a bottoming double-effect absorption cycle with a LiBr/HO working pair and a topping solid-gas cycle with CaO/HO as the working pair. Because water is used as the refrigerant in the topping cycle the evaporation pressure level is low, what results in the insufficient intensity of the synthesis phase relative to the decomposition phase. As a solution, two modifications of the topping cycle are proposed in which the evaporation pressure level is increased to intensify the synthesis phase. It is shown that coefficient of performance (COP) values of 1.6 could be reached, despite the fact that the topping cycle is not used as a cooling cycle anymore. This COP value represents an improvement of about 30% compared to industrial double-effect LiBr/HO absorption chillers currently on the market. © 2000 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: sorption, cooling, cascading cycles, topping cycles, efficiency) 0 UVOD Komercialne, na trgu dostopne absorpcijske naprave z dvojnim učinkom lahko dosežejo hladilno število (HŠ) okoli 1,25. To pa dostikrat ni dovolj za konkurenčnost kompresorskim hladilnim napravam. Ob uporabi visokotemperaturne toplote, npr. zgorevanja plina, za pogon naprave lahko HŠ absorpcijske hladilne naprave izboljšamo z dodajanjem dodatnih absorpcijskih stopenj. Kapljeviti delovni pari, ki se trenutno uporabljajo v absorpcijskih napravah, povzročajo pri 0 INTRODUCTION Commercial double-stage absorption chillers can reach a cooling COP of about 1.25, which is often not high enough to compete with compression chillers. Using high-temperature driving heat, i.e. the combustion of gas, the COP of absorption chillers can be improved by multi-staging. But the currently used liquid working pairs tend to cause heavy corrosion of the construction materials at high temperatures. These corrosion problems can gfin^OtJJlMISCSD 00-10 stran 671 |^BSSITIMIGC B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement visokih temperaturah močno korozijo vgrajenih materialov. Problemom s korozijo se lahko izognemo z uporabo sorpcijskih procesov s trdnimi sorbenti kot visokotemperaturnimi krovnimi procesi. S pojmom krovni proces je označen del kaskadnega sorpcijskega procesa, ki je postavljen nad osnovni del procesa glede na temperaturno raven delovanja. Za razliko od osnovnega dela naprave, ki je ponavadi absorpcijska hladilna naprava, so krovne naprave navadno enostopenjske, trdno - plin sorpcijske naprave ali v določenih primerih absorpcijske naprave z delovnimi pari, ki so bolj odporni proti koroziji. Poleg teoretičnega dela o kaskadnih procesih ([1] in [2]) je bilo na področju sorpcijskih kaskadnih naprav opravljeno tudi eksperimentalno delo. Pri kaskadnih napravah se za pogon osnovne sorpcijske naprave uporabi vsaj del toplote, ki jo odvedemo krovni napravi. Prva kaskadna eksperimentalna naprava je bila dvostopenjska hladilna naprava [3]. Sestavljena je bila iz enostopenjske LiBr/H2O hladilne naprave in adsorpcijske hladilne naprave z delovno dvojico zeolit/H2O. Dosegala je HŠ okoli 1,2, kar se je v tistih časih štelo za veliko. V zadnjem času je bila v nemško-francoskem sodelovanju razvita in preskušena nova kaskadna naprava ([4] do [6]). V tem primeru je osnovna naprava LiBr/H O absorpcijska naprava z dvojnim učinkom in kot krovna naprava hladilna naprava s trdnim sorbentom in delovno dvojico NiCl2/ NH3. Uporaba amoniaka kot hladiva v krovnem procesu je bila ugodna, zato ker visok tlak uparjanja NH zmanjša probleme prenosa toplote in snovi v sorpcijskem procesu s trdnim sorbentom. V primeru uporabe vode kot hladiva v krovnem procesu postane problem nizkega tlaka v reaktorju pomembnejši pri omejevanju moči krovnega procesa kakor v primeru amoniaka. Po drugi strani pa lahko v primeru, da uporabimo vodo v osnovnem in krovnem procesu, sistem deluje samo z enim skupnim uparjalnikom, kar pomeni zmanjšanje stroškov. Še več lahko dosežemo s pametno združitvijo med obema procesoma [7]. V tem prispevku nadaljujemo delo pri zelo učinkovitih kaskadnih procesih, z LiBr/HO absorpcijsko napravo z dvojnim učinkom kot osnovno napravo in krovnim procesom s trdnim sorbentom CaO/H2O [8]. Prejšnje delo je bilo namenjeno kot izhodišče za vrednotenje možnosti uporabe kovinskih soli v kaskadnih sorpcijskih napravah. Da lahko uporabimo vodo v krovnem procesu s trdnim sorbentom, moramo fazo sinteze, ki poteka pri tlaku uparjanja hladiva, pospešiti. To lahko storimo z dvigom tlaka v reaktorju ali z dvigom celotnega uparjalnega tlačne ravni. V nadaljevanjuželimo temeljiteje predstaviti dve rešitvi z dvigom tlačne ravni uparjanja, ki ju lahko v praksi izvedemo. 1 KASKADNI SORPCIJSKI PROCES Z VODO KOT HLADIVOM V našem prejšnjem delu [8] smo predstavili tri mogoče LiBr/CaO/H2O kaskadne sorpcijske 0 SnnataleflMllflilrSfl | ^BSfirTMlliC | stran 672 be avoided by the use of solid sorption cycles as the high-temperature topping cycles. With the topping cycle we refer to the part of the cascading sorption cycle which is set above the bottoming cycle in terms of operational temperature levels. In contrast to bottoming cycles, where absorption cycles are usually appropriate, topping cycles are usually single-stage solid-gas cycles, or in some cases, absorption cycles with corrosion-resistant working pairs. In addition to the theoretical work on cascading cycles ([1] and [2]), experimental work in the field of sorption cascading cycles has also been undertaken. In such a cascade at least a part of the heat rejected from the topping cycle is used as driving heat for the bottoming sorption cycle. The first experimental two-stage cascading cycle [3] was a combination of a single-effect LiBr/H2O chiller and a zeo-lite/H2O adsorption cooling device. It had a COP of around 1.2, which was considered high at that time. In recent years a new cascading chiller has been developed and tested in a French/German co-operation ([4] to [6]). In this case a double-effect LiBr/H2O chiller is the bottoming cycle with a NiCl2/NH3 solid sorp-tion chiller working as the topping cycle. The use of ammonia as the refrigerant in the topping cycle was favourable, because the high evaporation pressure of NH3 alleviates the problems with heat and mass transfer in the solid sorption cycle. In the case of using water as the refrigerant in the topping cycle the problem of low pressure in the reactor becomes more significant in restricting the power of the topping cycle, as in case of ammonia. On the other hand, when water as the refrigerant is utilised in both, bottoming and topping stages, the whole system can operate with only one evaporator, which brings about a reduction in the initial costs. Moreover, there are other opportunities to increase performance by intelligent integration [7]. In this paper we continue our work on highly efficient cascading cycles with a bottoming LiBr/H2O double-effect cycle and CaO/H2O topping cycle [8]. Our previous study served as a starting point for the evaluation of possibilities for the application of metal salts in our cascading sorption cycles. To enable the application of topping cycles with water as the refrigerant its synthesis phase, which runs at the evaporation pressure, has to be intensified. This can be done with a rise in the reactor pressure or a rise in the whole evaporation pressure level. In the following we want to elaborate on two solutions involving a rise in the evaporation pressure level which can be practically realised. 1 CASCADING SORPTION CYCLE WITH WATER AS A REFRIGERANT In our recent paper [8] three possible LiBr/ CaO/H2O cascading sorption cycles were presented. B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement procese. Hladilni proces je označen kot kaskadni proces, kadar poteka med obema deloma naprave samo notranji prenos toplote. Notranji prenos snovi je omejen na oba posamezna dela naprave. Kakor smo omenili, je naša kaskadna hladilna sorpcijska naprava sestavljena iz osnovne LiBr/H O absorpcijske naprave z dvojnim učinkom (polna črta na sliki 1) ter krovnim procesom s trdnim sorbentom CaO/H2O (črtkasta črta na sliki 1). Zaradi istega hladiva v obeh delih naprave (sl. 1) obstaja možnost združitve obeh uparjalnikov Kljub temu bomo naš proces označevali kot kaskadni proces. The cooling cycle is denoted as the cascading cycle in the case where there is only internal heat transfer between both parts of the cycle. The internal mass transfer is limited to separate parts of the cycle. As mentioned before, our cascading sorption cycle consists of a bottoming double-effect absorption LiBr/ H2O cycle (solid line in Fig.1) and a topping solid-gas CaO/H2O reaction cycle (dashed line in Fig.1). Because the same refrigerant is used in both parts of the cycle, presented in (Fig.1), there is a possibility of integrating both evaporators. Nevertheless, we will denote our cycle as a cascading one. bar ;_ 10! = 1- p 0,1: 0,01 E1-3, T Sl. 1. Tristopenjski LiBr/CaO/H2O proces (E1,3 - uparjalnika, A1 - absorber, G1,2 - generatorja, C1,2,3 - kondenzatorji, R1,2 - reaktorja) Fig. 1. Three-stage LiBr/CaO/H2O cycle (E1,3 - evaporators, A1 - absorber, G1,2 -generators, C1,2,3 - condensers, R1,2 - reactors) Proces na sliki 1 je sorpcijski, gnan s toploto zgorevanja plina. Pogonska toplota je dovedena v sistem pri visoki temperaturi 650 °C in se uporablja za razpad Ca(OH)2 v reaktorju R2 po reakciji: The cycle in Fig.1 is a gas-driven sorption cycle. Driving heat is brought into the system at high temperature of 650°C and is used to decompose the Ca(OH)2 in reactor R2 following the reaction: CaO(s)+H2O(g)^Ca(OH)2(s) Dh (1). Pri reakciji sproščena vodna para kondenzira pri dovolj visoki temperaturi, da lahko toploto kondenzacije prenesemo v generator G2 osnovnega procesa. Podobno se zgodi v reaktorju R1, kjer poteka sinteza Ca(OH)2 pri 250 °C. Toplota reakcije, ki se sprošča med fazo sinteze, se tudi prenese v G2 osnovnega procesa. Na strani hladiva se v uparjalniku, pri zadostnem tlaku za proizvodnjo hladu, uparja voda. Osnovni proces je standardni dvostopenjski absorpcijski proces z dvojnim učinkom, pri katerem se toplota kondenzacije iz kondenzatorja C2 uporabi znotraj procesa za pogon generatorja G1. HŠ tristopenjskega kaskadnega procesa (sl. 1) lahko določimo z metodo superpozicije [2]. Metoda da možnost določitve približka HŠ zapletenih Water vapour released from the reactor condenses at a temperature high enough to transfer the heat of condensation into the generator G2 of the bottoming cycle. A similar situation occurs in reactor R1, where the synthesis of Ca(OH)2 occurs at 250°C. The heat of reaction, which is released during the synthesis phase is also transferred to the G2 of the bottoming cycle. On the side of the refrigerant the water evaporates in the evaporator at a pressure low enough for cold production. The bottoming cycle is a standard two-stage double-effect absorption cycle, where the heat of condensation in condenser C2 is used internally to drive the generator G1. The COP of the three-stage cascading cycle (Fig.1) can be estimated with the superposition method [2]. It gives us the possibility to approximate B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement sorpcijskih naprav s superpozicijo učinkovitosti elementarnih enostopenjskih procesov z, ki so znani iz meritev ali izračunov. Učinkovitost enostopenjskih absorpcijskih procesov z je ponavadi okoli 0,75. Na sliki 2 je prikazan elementarni enostopenjski absorpcijski proces. Štirje glavni prenosniki toplote, uparjalnik E, absorber A, generator G in kondenzator C so vrisani v diagram odvisnosti tlaka in temperature. Smeri toplotnih in masnih tokov so označene s puščicami. Če dovedemo eno enoto toplote generatorju G, proizvedemo z enot hladu v uparjalniku E. Toplota, ki jo iz procesa odvajamo v absorberju A in kondenzatorju C, znaša 1+z. Širšo razlago in analizo metode lahko najdemo v literaturi [2]. the COP of a complex sorption cycle by the superposition of elementary single-stage cycle efficiencies z, which are known from experiments or calculation. The efficiencies of single-stage absorption cycles (z) are usually around 0.75. In Fig.2 an elementary single-stage absorption cycle is presented. The four main heat exchangers, evaporator E, absorber A, generator G and condenser C, are drawn in a pressure-temperature diagram. The heat flows and the refrigerant mass flow direction are denoted with arrows. If we supply one unit of heat to generator G, we produce z units of cold in evaporator E. Heat is rejected from the cycle in absorber A and condenser C and amounts to 1+z. Further explanation and analysis can be found in the reference [2]. p JCOP+A šE j COP R2) |1-A T Sl. 2. Shematski prikaz elementarne sorpcijske stopnje [2] Fig. 2. Schematic representation of the elementary sorption stage [2] Metodo superpozicije bomo predstavili na primeru kaskadnega procesa na sliki 1. Ena enota pogonske toplote je dovedena v sistem prek reaktorja R2 krovnega procesa. Posledično se pridobi zTC hladu v uparjalniku E3. Toplota, odvedena iz krovnega procesa (1+zTC), se prenaša v osnovni proces. Tako je za pogon osnovnega procesa na voljo več ko ena enota toplote, kar lahko prispeva k večjemu HŠ kaskadne naprave. Za določitev približka HŠ osnovnega procesa, moramo le-tega deliti v dve elementarni stopnji [2]. Zgornja stopnja osnovnega procesa je sestavljena iz uparjalnika E1, absorberja A1, generatorja G2 in kondenzatorja C2 ter spodnja iz uparjalnika E1, absorberja A1, generatorja G1 in kondenzatorja C1 (sl. 1). Zgornja stopnja pridobi z2 hladu ob (1+zTC) dovedene toplote v generator G2. Kondenzacijska toplota zgornje stopnje z2 se znotraj procesa prenaša v spodnjo stopnjo, kjer rabi kot pogonska toplota. S spodnjo stopnjo tako pridobimo z1-z2 hladu. Celotno hladilno toploto, ki jo pridobimo z osnovnim procesom kaskadne naprave zBC, lahko ocenimo z naslednjo enačbo: The superposition method will be presented on the cascading cycle in Fig.1. One unit of driving heat is brought into the system in reactor R2 of the topping cycle. As a result, zTC of cold is produced in evaporator E3. The heat rejected from the topping cycle (1+zTC) is transferred into the bottoming cycle. Therefore, for driving the bottoming cycle, more than one unit of heat is available, which could bring a higher COP for the cascading cycle. To approximate the COP of the bottoming cycle, it has to be divided into two elementary stages [2]. The upper stage of the bottoming cycle consists of evaporator E1, absorber A1, generator G2 and condenser C2 and the lower stage consists of evaporator E1, absorber A1, generator G1 and condenser C1 (Fig.1). The upper stage gains z2 amount of cold, at the (1+zTC) brought to the generator G2. Further, the heat of condensation in the upper stage z2 is transferred internally to the lower stage of the bottoming cycle. This heat serves as the driving heat for the lower stage, which produces z1-z2 of cold. Thus the cold produced with the bottoming cycle zBC can be estimated with the equation: ^C=(1 + L)<2 (2). 0 SšnrKitafcflM]! ma stran 674 B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement HŠ kaskadne sorpcijske naprave je seštevek celotne hladilne toplote, ki jo pridobimo v treh stopnjah kaskadne naprave (3): The COP of the cascading cycle is the total amount of cold which is produced in the three stages of the device: CS Ocena učinkovitosti krovnega procesa je bolj zapletena zaradi dejstva, da so tovrstni sistemi še v razvojni fazi. Z uporabo termodinamične analize procesa lahko določimo učinkovitost povračljivega sorpcijskega procesa z enojnim učinkom, podobno kakor je to storjeno v primeru absorpcijskega procesa [9]: COPCS=LTC+(1 + LTC)-LB (3). The estimation of the efficiency of the topping cycle is more complex because they are still in the development phase. With a thermodynamic analysis of the cycle, a reversible efficiency for the single-effect device can be determined, similar to the absorption cycle [9]: COPm max = q ev Dhre (4). Učinkovitost povračljivega procesa je določena kot razmerje med uparjalno in reakcijsko toploto ter je odvisna od lastnosti delovnega para, ki je uporabljen v krovnem procesu, npr. razdalje ravnotežne krivulje od krivulje nasičenosti hladiva (sl. 1) ter hladiva, uporabljenega v procesu. Razlike v COP ak med različnimi delovnimi pari so predstavljene v preglednici 1. Nedvomno je, da sistemi z vodo kot hladivom dosegajo višje COP ak kakor sistemi z amoniakom. Kljub večji reakcijski toploti Dh kakor pri delovnih parih z amoniakom, dosegamo re zaradi večje uparjalne toplote vode višje vrednosti COP aks. The efficiency of the reversible cycle is defined as the ratio of the heat of evaporation to the heat of reaction and it depends on the properties of the working pair used in the cycle, e.g. the distance of the equilibrium line from the refrigerant saturation line (Fig.1) and the refrigerant used. Differences in the COPmax between the working pairs are presented in Table 1. It is obvious that the systems with water as the refrigerant can reach higher COPmax values, than those with ammonia. Despite the higher heat of reaction (Dhre) for ammonia working pairs, the higher heat of evaporation for water leads to the higher COPmax values. Preglednica 1. Primerjava učinkovitosti povračljivega krovnega procesa z različnimi delovnimi pari. Uparjalna toplota hladiv q je bila vzeta pri 20°C. Table 1. Comparison of the reversible efficiency of the topping cycle with different working pairs. Heat of evaporation q for refrigerants at 20°C Sol Salt Hladivo Refrigerant Dhre (kJ/kg) COPmaks COPmax Mg(OH)2 / MgO H2O 4500 0,55 Ca(OH)2 / CaO H2O 6070 0,40 Sr(OH)2 / SrO H2O 6940 0,35 NiCl2*(NH3)6 / NiCl2*(NH3)2 NH3 3480 0,34 NiCl2*(NH3)2 / NiCl2*NH3 NH3 4680 0,25 NiCl2*NH3 / NiCl2 NH3 5280 0,22 V našem prispevku se bomo omejili na procese s CaO in MgO solmi in z vodo. Za njih smo ugotovili, da so zaradi primernega delovnega temperaturnega območja najbolj primerni za uporabo v reakcijskih hladilnih procesih [8]. Za določitev mejnih učinkovitosti plinsko gnanih kaskadnih procesov moramo gledati prek porabe primarne energije. Primarna energija je v našem primeru energija, dovedena v sistem z zgorevanjem plina. V primeru plinskega sorpcijskega hlajenja je zelo pomembno, da vključimo učinkovitost zgorevanja plina v plinskem gorilniku, ko določamo učinkovitost plinsko gnanega procesa. Razmernik primarne energije (RPE - PER) upošteva izgube pri zgorevanju in je In our paper we will focus on topping cycles with CaO and MgO as salts and water. They have been found to be the most interesting for use in reaction cooling cycles due to their operating temperature range [8]. To define the efficiency limits for a gas-driven cascading cycle we have to look at the consumption of primary energy. Primary energy is, in our case, energy brought into the system by the combustion of gas. In the case of gas-cooling sorption cycles it is very important to include the efficiency of the gas combustion in a gas burner for the gas-fired cycle performance. The primary energy ratio (PER) considers the losses due to gas consumption and it B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement določen kot poraba primarne energije za pridobivanje hladu [10]: is defined as the consumption of primary energy for cold production [10] PER Q gb Qev COPn 1 (5). To omogoča primerjavo sorpcijskih hladilnih procesov s kompresorskimi na nivoju porabe primarne energije. V našem primeru smo bolj zainteresirani za HŠ, ki je reducirano na porabo primarne energije kakor za standardno HŠ procesa. Zato moramo uvesti reducirano HŠ (RHŠ - COP#), ki ga izračunamo po enačbi (6): COP# = RHŠ predstavlja učinkovitost hladilnega procesa na enoto energije, dovedene v plinski gorilnik. V primeru idealnega zgorevanja plina T) b=1,0 in učinkovitosti krovnega procesa COPT =0,2 do 0,4, COPCS kaskadnega procesa lahko doseže vrednosti do 2,0. Z realističnimi učinkovitostmi plinskega gorilnika (0,7 do 0,9) lahko dosežemo vrednosti COP# prek 1,5. Učinkovitost plinskega gorilnika je v veliki meri odvisna od uporabe grelnika zraka za predgretje vstopnega zraka. V primeru brez predgrevanja zraka (polne črte na sliki 3) se RHŠ z višjimi temperaturami pogonske toplote T izrazito zmanjša. S slike 3 je razvidno, da je uporaba krovnega procesa z višjimi temperaturami odveč. Celoten RHŠ je lahko pri višjih temperaturah v določenih primerih celo manjši od COPBC osnovnega procesa (črtkasta črta na sliki 3). Pozitivni učinek je neizkoriščena toplota, ki zapušča reaktor R2 in jo lahko uporabimo v osnovnem procesu kot dodatno pogonsko toploto. V primeru uporabe predgretja zraka [11] so vrednosti RHŠ blizu vrednosti učinkovitosti kaskadnega procesa COPCS. Z učinkovitimi plinskimi It makes it possible for as to compare the sorption cooling cycles with the compression cycle on a primary energy consumption level. In our case we are more interested in the COP value reduced to the primary energy consumption than in the standard cycle COP. Therefore, the reduced COP# has to be introduced, which is calculated as: 1 PER (6). 2,5" 2,0" 1,5" 1,0" 0,0 COP5E TJgb ¦ =0,5 ¦ ¦ r[gb ¦• It represents the efficiency of the cooling cycle per unit of energy supplied to the gas burner. In the case of ideal gas burning hgb=1.0 and COPTC=0.2 to 0.4, the COPCS of the cascading cycle could reach values as high as 2.0. With realistic burner efficiencies (0.7 to 0.9), COP# values over 1.5 can be reached. The burner efficiency depends to a great extent on whether a preheater is used for warming the inlet air. In the case of no air-preheating (solid lines in Fig.3) the COP# reduces drastically with a higher driving heat temperature level Teg. It can be seen in Fig.3 that the use of the topping cycle reduces with higher temperatures. At high temperatures the total COP# could be, in some cases, as high as the COPBC of the bottoming cycle (dashed line in Fig.3). A positive effect is the unused heat of the hot exhaust air leaving the reactor R2, which can be further used as additional driving heat in the bottoming cycle. In the case where an air-preheater is used [11], values of the COP# are close to the COPCS of the cascading cycle. Gas burners with efficiencies of 0.9 to 0.95 (dotted lines in Fig.3) bring about a rise in the 200°C 300C 500rC 600rC 700rC 0,1 0,2 0,3 COPTC 0,4 0,5 Sl. 3. HŠ in reducirani RHŠ kaskadnih sorpcijskih procesov Fig.3. COP and reduced COP# for cascading sorption cycles 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SSfiflMlGC | stran 676 B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement gorilniki hgb =0,9 do 0,95 (pikčaste črte na sliki 3) vplivamo na dvig RHŠ celotnega kaskadnega procesa na vrednosti med 1,5 in 1,9. Samo približek učinkovitosti kaskadnega procesa ni dovolj, kadar želimo narediti korak dlje k praktični izvedbi naprave. V prejšnjem prispevku [8] problema nezadostne reakcijske kinetike pri nizkem tlaku uparjanja vode nismo upoštevali. Problem je bil že opazen pri analizi meritev na majhni sorpcijski napravi s trdnim sorbentom in delovnim parom CaO/H2O [12]. Meritve so bile izvedene v različnih tlačnih in temperaturnih razmerah v reaktorju. Pokazano je bilo, da je trajanje faze odvisno od razdalje od ravnotežne krivulje reakcije, ki poteka v napravi. Na sliki 1 je vidno, da se temperatura reakcije ne ujema z ravnotežno temperaturo pri tlaku v reaktorju. Za začetek reakcije je potrebna sprožilna energija, ki jo moramo dovesti oz. odvesti v ravnotežnem stanju. Sprožilno energijo si lahko predstavljamo kot majhno temperaturno razliko glede na ravnotežno stanje reakcije. Vsako nadaljnje povečanje temperaturne razlike pospeši reakcijo. Zaradi majhne intenzivnosti pri nizkih tlakih uparjanja je temperaturna razlika v reaktorju R1 večja kakor v reaktorju R2 (sl. 1). Kljub temu je največja mogoča temperaturna razlika premalo za krožno delovanje krovnega procesa [12]. Notranje temperature v reaktorju R1 na sliki 1 morajo med fazo sinteze ostati razmeroma nespremenljive , zaradi prenosa reakcijske toplote v G2 osnovnega procesa. Za pospešitev faze sinteze lahko zato spremenimo le tlak uparjanja. Na drugi strani je med fazo razpada v reaktorju R2 tlak določen s temperaturo kondenzacije v kondenzatorju C3. Zato lahko fazo razpada pospešimo le z dvigom temperature pogonske toplote. V našem delu se bomo omejili le na fazo sinteze. 2 DVIG UPARJALNE TLAČNE RAVNI Hitrost reakcije sinteze lahko izboljšamo z dvigom: - tlaka v reaktorju ali - celotne uparjalne tlačne ravni. Prvi način lahko izvedemo z uporabo mehanskega kompresorja, s katerim stisnemo vodno paro v reaktor. Podobno je bilo že raziskano pri absorpcijskih procesih, pri katerih dvig tlaka v absorberju povzroči padec temperaturne ravni pogonske toplote ([13] do [15]). Zaradi preobširnosti tega načina dviga tlačne ravni v nadaljevanju ne bomo obravnavali. Drugi način je, zaradi preprostosti potrebnih sprememb na začetnem procesu (sl. 1), zanimivejši. Z dvigom tlačne ravni uparjanja krovnega procesa pospešimo reakcijski proces v reaktorju R1. Ker je COP# of the total cascading system to between 1.5 and 1.9. Only an estimation of the cascading cycle efficiency is not enough, when we want to go one step further to the practical realisation of a device. In the earlier paper [8], the problem of insufficient reaction kinetics at the low evaporation pressure of water was not considered. The problem was already observed in the analysis of measurements on a small-scale solid-gas reaction device with CaO/H2O as the working pair [12]. Measurements were performed under different pressure and temperature conditions in the reactor. It was shown that the duration of the phase depends on the distance from the reaction equilibrium line. This fact is also included in our study. It can be seen from Fig.1 that the reaction temperature does not coincide with the equilibrium temperature at pressure in the reactor. To start the reaction an activation energy is needed which has to be brought or rejected at the equilibrium state. The activation energy can be presented with a small temperature difference with respect to the reaction equilibrium state. Any additional increase in temperature difference intensifies the reaction. Due to the low intensity at low evaporation pressures the temperature difference in reactor R1 is bigger than in R2 (Fig.1). Still, the temperature difference is not enough for the cyclic operation of the topping cycle [12]. For our cycle in Fig.1 internal temperatures have to be sufficiently constant during the synthesis phase, because the heat of reaction is transferred to the G2 of the bottoming cycle. Therefore, only pressure can be changed to speed up the synthesis reaction. On the other hand, the pressure during the decomposition phase is fixed with the condensation temperature in condenser C3, so that the decomposition can be intensified with an increase in the temperature level of the driving energy. In our work we will focus only on the synthesis phase. 2 INCREASE IN THE EVAPORATION PRESSURE LEVEL An improvement of the synthesis reaction rate can result from an increase in: - the pressure in the reactor only, - the whole evaporation pressure level. The pressure in the reactor can be increased with the inclusion of a mechanical compressor to compress the water vapour into the reactor. A similar situation has already been studied in absorption cycles, where an increase in the absorber pressure causes a decrease in the driving heat temperature level ([13] to [15]). This method is beyond the scope of our work and will not be discussed further. The increase in the evaporation pressure level is more interesting because of the simplicity of the changes which have to be made to the basic cycle presented in Fig.1. With an increase in the evaporation | gfin=i(gurMini5nLn 0010 stran 677 I^BSSIfTMlGC B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement tlačna raven višja, krovni proces ne pridobiva več hladu. V tem primeru je krovni proces namenjen kot prenosnik toplote za osnovni del kaskadnega procesa. Da je dvig tlačnega nivoja mogoče izvesti, potrebujemo dodaten vir toplote za uparjalnik krovnega procesa. V našem primeru bomo obravnavali dva vira toplote znotraj procesa, toploto kondenzacije iz kondenzatorja C1 in podobno iz C2. Drugih možnosti, na primer dodaten zunanji vir toplote ali proces zgorevanja plina brez predgrelnika zraka, ne bomo obravnavali. 2.1 Primer 1 - Uparjanje na tlačnem nivoju C1 Analiza meritev [12] je pokazala, da je pri 30 mbar in 200 °C dolžina faze sinteze primerljiva z dolžino faze razpada Ca(OH)2. Če torej povišamo tlak na isto tlačno raven kakor v kondenzatorju osnovnega procesa C1, lahko toploto, odvedeno iz C1 in A1, delno uporabimo v uparjalniku krovnega procesa E3 (sl. 4). Ker krovni proces v tej postavitvi ne more pridobivati hladu, predstavlja COPTC razmerje med dovedeno toploto v uparjalnik E3 in pogonsko toploto. COPCS kaskadnega procesa lahko določimo z naslednjo enačbo: pressure level of the topping cycle, the reaction in reactor R1 is intensified. Because the pressure level is higher the topping cycle does not produce cold anymore, it serves as a heat transformer for the bottoming cycle only. To make the increase in pressure possible we need an additional heat source for the topping cycle evaporator. In our case we will discuss the two internal heat sources, the heat of condensation from condensers C1 and C2. Other possibilities, e.g. additional external heat sources or the gas-burning process without air-preheater, will be excluded from the discussion. 2.1 Case 1 - Evaporation at C1 pressure level An analysis of the measurements showed that the length of the synthesis phase at 30 mbar and 200°C is comparable with the length of the Ca(OH)2 decomposition phase [12]. Therefore, if the pressure is increased to the same level as it is in the C1 condenser of the bottoming cycle, heat rejected from C1 and A1 could be partly used in the topping cycle evaporator E3 (Fig.4). Because the topping cycle cannot produce cold in this case, COPTC represents the heat ratio between the heat evaporator E3 and the driving heat. The COPCS of the cascading cycle can easily be estimated as follows: COPCS,1=(1 + tTC)-tB (7). bar 10 p 0,1 0,01 R2 T Sl. 4. Kaskadni sorpcijski hladilni proces - Primer 1: (polna črta - osnovni proces, črtkasta - krovni proces) Fig.4. Cascading sorption cooling cycle - Case 1. (solid line - bottoming cycle, dashed line - topping cycle) 2.2 Primer 2 - Uparjanje na tlačni ravni C2 Če uparjalno tlačno raven dvignemo še višje na tlačno raven kondenzacije v C2, lahko za uparjalnik krovnega procesa E3 uporabimo kondenzacijsko toploto C2 (sl. 5). Zaradi dejstva, da toploto kondenzacije že uporabljamo za pogon generatorja G1, njena delitev na G1 in E3 povzroči znižanje COPCS. Za določitev COPCS moramo uporabiti metodo superpozicije, tako za zgornjo kakor tudi za spodnjo stopnjo osnovnega procesa. 2.2 Case 2 – Evaporation at C2 pressure level If the evaporation pressure level is further increased to the condensation pressure level of C2, the heat of condensation can be transferred to the evaporator E3 (Fig.5). Because this heat is already used to drive the generator G1, its division between the E3 and G1 brings about to a lower COPCS. To determine the COPCS we have to use the superposition method for both upper and lower stages in the bottoming cycle. 0 SšnrKitafcflM]! ma stran 678 B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement Prispevek zgornje stopnje 2 h COPBC osnovnega procesa je zmnožek pogonske toplote za generator G2 in učinkovitosti zgornje stopnje Podobno lahko storimo za spodnjo stopnjo osnovnega procesa. Pogonska toplota za generator G2 je zmanjšana za del toplote, ki je prenesena v uparjalnik E3 krovnega procesaCC. COPCS kaskadnega procesa zato zapišemo z enačbo: The contribution of the upper stage 2 to the COPBC of the bottoming cycle is a product of driving the heat for the generator G2 and the efficiency of the upper stage (1 + ^TC)-^2. The same can be done for the lower stage in the bottoming cycle. Driving heat for generator G1 is decreased by the part of the heat used in evaporator E3 of the topping cycle CC. Therefore, the COPCS of the cascading cycle can be written as: COPC^(1+^K2+((1+^K2-^K1 (8). Pozitiven vpliv je viden na sliki 5. Z dvigom tlaka na tlačno raven C2 je omogočeno, da namesto CaO uporabimo MgO kot delovno snov krovnega procesa. V tem primeru delujeta oba reaktorja blizu ravnotežne krivulje reakcije MgO/H2O (točka 2 na sliki 5). Velika prednost pred procesom CaO/HO je ta, da je temperaturna raven pogonske toplote opazno nižja (300 °C). Zaradi tega je tudi učinkovitost gorilnika večja. Dodatno lahko v primeru MgO v krovnem procesu, zaradi manjše reakcijske toplote MgO/H2O kot v primeru CaO/H2O (preglednica 1), dosegamo večja HŠ. The positive effect is shown in Fig.5, with the increase in pressure to the C2 pressure level there is the possibility of using the MgO salt instead of CaO in the reaction with water. In this case both reactors would operate near the equilibrium line for the MgO/H2O reaction (Position 2 in Fig.5). The major advantage over the CaO/H2O cycle is that the driving temperature level is noticeable lower (300°C) which also brings about a higher burner efficiency. Further more, by using MgO in the topping cycle a higher COP can be obtained because of the lower heat of reaction than in the case of CaO (Table 1). bar 10: = p 0,1 ¦ 0,01 §< Hlajenje Cooling T Sl. 5. Kaskadni sorpcijski hladilni proces - Primer 2: točka 1 - CaO/HO kot delovni par; točka 2 - MgO/ HO kot delovni par (polna črta - osnovni proces, črtkasta črta - krovni proces) Fig.5. Cascading sorption cooling cycle - Case 2. Positions: 1. CaO/H2O working pair; 2. MgO/H2O working pair. (solid line - bottoming cycle, dashed line - topping cycle) 3 PRIMERJAVA REZULTATOV Rezultati učinkovitosti obeh primerov, ki smo ju obravnavali zgoraj, so predstavljeni na sliki 6. Kot izhodišče je vključena tudi učinkovitost začetnega kaskadnega procesa s slike 1. Primerjava je narejena za učinkovitosti krovnega procesa COPT =0,35. Vidimo lahko, da se ocenjena vrednost učinkovitosti v primeru 1 zniža z 2,0 na 1,7 v primerjavi z izhodiščnim procesom na sliki 1. V primeru 2 je mogoče doseči učinkovitosti okoli 1,4. Vrednosti RHŠ (pikčaste 3 COMPARISON OF THE RESULTS The values of the efficiencies for both cases discussed above are presented in Fig.6. As a starting point the efficiency of the basic cycle COPCS (Fig.1) is included also. The comparison will be made for the efficiency of the topping cycle COPTC=0.35. It can be seen that the estimated efficiency in Case 1 lowers from an ideal 2.0 to 1.7. In Case 2 it is possible to reach an efficiency of about 1.4. Values of the reduced COP# (dotted lines in Fig.6) are a little bit grin^OtJjiMiscsD 00-10 stran 679 |^BSSITIMIGC 1 B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement črte na sliki 6) so malo nižje, zaradi upoštevanja učinkovitosti plinskega gorilnika r] b=0,95. Pri manjših učinkovitostih krovnega procesa so ocenjene vrednosti COPCS blizu vrednostnim COPBC (črtkasta črta na sliki 6) osnovnega procesa. Zato je uporaba krovnega procesa pri nizkih COPTC tako s praktičnega kakor tudi gospodarnega vidika že vprašljiva. lower due to the consideration of the burner efficiency hgb=0.95. At lower efficiencies of the topping cycle the estimated COPCS values are close to the COPBC (dashed line in Fig.6) of the bottoming cycle. Therefore, the application of the topping cycle at lower COPTC is already questionable from both the practical and economic point of view. 2,5 2,0 1,5 1,0 COPCS -^ . -=0,95 . . • ' lgb COPcs,1 ¦¦'ngb =0,95 mcs2 ' ' ' ngb=0,95 0,0 0,1 0,2 0,3 COPTC 0,4 0,5 Sl. 6. Primerjava ocenjenih vrednosti HŠ in RHŠ za različne izvedbe kaskadnih procesov Fig.6. Comparison of estimated COP and COP# values for different cases of the cascading cycle 4 SKLEP Iz rezultatov meritev [12] je bilo povzeto, da moramo za uporabo CaO v krovnem delu kaskadnega sorpcijskega procesa [8] upoštevati še eno dodatno omejitev. Zaradi nizkega tlaka uparjanja v krovnem procesu je faza sinteze opazno počasnejša od faze razpada in tako preprečuje stabilno in optimalno dinamiko procesa. Rezultat je nižji COPTC krovnega procesa in posredno tudi COPCS kaskadnega procesa. Za rešitev problema počasne faze sinteze smo predstavili dve spremembi procesa, pri katerem smo dvignili tlak uparjanja krovnega procesa na različna tlačna nivoja, odvisna od razmer v osnovnem procesu. Iz rezultatov na sliki 6 je razvidno, da lahko s spremembo krovnega procesa kakor v primeru 1 dosežemo 10 do 30 odstotno povečanje učinkovitosti v primerjavi z industrijsko absorpcijsko napravo z dvojnim učinkom. Slabše je v primeru 2, zaradi delitve toplote kondenzacije iz C2 med uparjalnik E3 in generator G1. Termodinamično je primerno graditi krovno napravo kakršna je predstavljena v primeru 2, ker lahko dosežemo do 10% večje učinkovitosti kakor v primeru standardne absorpcijske naprave. Z gospodarnega vidika pa je dvig učinkovitosti premajhen za dejansko izvedbo kaskadne naprave. Dejansko je dodatek krovnega procesa standardni absorpcijski napravi upravičen v primeru 1, vendar le pod pogojem zadostne učinkovitosti 4 CONCLUSION It can be concluded from the experimental results [12] that in order to use CaO in the topping cycle of a cascading sorption cycle [8] an additional limitation has to be considered. Due to the low evaporation pressure in the topping cycle the synthesis phase is noticeably slower than the decomposition phase and this prevents stable and optimum process dynamics. As a result, the COPTC of the topping cycle is lowered and, as a consequence of this, also the COPCS of the cascading cycle. To solve the problem of a slow synthesis phase, two modifications were presented which increase the evaporation pressure of the topping cycle to different levels dependent on the conditions in the bottoming cycle. It can be seen from the results in Fig.6 that with the modification of the topping cycle as described in Case 1, efficiencies of about 10-30% higher than those of the industrial double-effect absorption machines can be reached. The values are not as good for Case 2 due to the division of the heat of condensation in C2 to the evaporator E3 and generator G1. Thermodynamically, it does make sense to build the topping machine as described in Case 2, because up to 10% higher efficiencies than for standard absorption machines can be attained. But from the economic point of view the rise in efficiency is too small for the actual construction of the cascading device. Therefore, to add a topping cycle to the standard absorption device is justified in Case 1, but 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SSfiFlMlGC I stran 680 B. Cerkvenik - A. Poredo{ - F. Ziegler: Zve~anje u~inkovitosti - Improvement krovnega procesa. Učinkovitost krovnega procesa je trenutno majhna v primerjavi s povračljivim procesom (pregl. 1), tako da bo treba še veliko storiti na področju dinamike toplotnih reakcijskih procesov in notranjega prenosa toplote. Ocena učinkovitosti ni dovolj za potrditev primernosti krovnega procesa s solmi kovinskih oksidov za aplikacijo v kaskadnih procesih. Zaradi specifičnih lastnosti delovnih parov mora biti vsaka reakcija testirana s preskusi, da se določijo različne lastnosti reakcije, na primer kinetika, stabilnost, ponovljivost ipd. only for the condition of sufficient topping cycle efficiency. The efficiency of the topping cycle is low in comparison with the reversible cycle (Table 1) so that a lot still has to be done, especially in the field of reaction cycle dynamics and internal heat transfer. The estimation of the efficiency is not enough if we want to verify the suitability of the topping cycle with metal-oxide salts for application in a cascading cycle. Due to the specific properties of the working pair each reaction has to be experimentally tested to measure different characteristics of the reaction, e.g. kinetics, stability, repeatability, etc. 5 OZNAČBE 5 NOMENCLATURE hladilno število reducirano hladilno število specifična toplota toplota tlak razmernik primarne energije temperatura specifična entalpija učinkovitost HŠ elementarne, enojne sorpcijske stopnje razlika Podpisi spodnja in zgornja stopnja procesa z dvojnim učinkom osnovni, krovni in kaskadni proces izpušni plini uparjanje plinski gorilnik največji HŠ-COP - coefficient of performance RHŠ-COP# - reduced coefficient of performance q J/kg specific heat Q J heat p bar pressure PER - primary energy rate T pA). Če izvedemo nasičenje bogate raztopine v dodatnem absorberju, lahko zapišemo toplotno bilanco i tega absorberja po enačbi: The correlation of the rectification-dephlegmation process with the additional saturation of the strong solution from the absorber has already been presented [4] and [5]. 1 SATURATION IN AN ADDITIONAL ABSORBER 1.1 The first case (Figure 1) The additional saturation of the strong solution in the additional absorber can be carried out if the second source of the cooling medium is absent in the basic absorber. In this case the process of additional saturation of the solution is carried out at a pressure above that of the basic absorber (pS^A’, where pA’>pA). If the saturation of a strong solution occurs in the additional absorber the thermal balance for i-th absorber can be expressed as: qAi = ( f - 1 )( hAi - hRi ) + xi ( hD - hRi ) (3), kjer so: x - največji delež pare hladiva, ki se lahko absorbira i v i–tem absorberju, hA– entalpija revne raztopine na vstopu v i–ti ab- "sorber, hR- entalpija bogate raztopine na izstopu iz i–tega i absorberja, hD - entalpija pare hladiva na vstopu v i–ti absorber, ki prihaja iz uparjalnika ali i–tega separatorja. Para hladiva, nastala v uparjalniku, se absorbira v osnovnem absorberju. Točka 4 na sliki 1 pomeni konec absorpcijskega procesa. Specifični masni tok raztopine je enak j Tega razdelimo na dva dela (f-j) in j. Količina (/» v celoti (ali delno po Altenkirchu [2]) teče v rektifikator, delež bogate raztopine j pa vodimo v dodatni absorber, kjer jo dodatno nasitimo. Dodatno nasičenje bogate raztopine se izvaja s paro hladiva, ki nastane ob ekspanziji v ventilu na i–tem tlačnem nivoju. Količina pare, ki nastane pri ekspanziji v ventilu, je enaka: where: xi – is the quantity of refrigerant vapor that can be absorbed in the i-th absorber; hAi– is the enthalpy of the weak solution on the inlet of the i-th absorber; hRi– is the enthalpy of the strong solution on the outlet of the i-th absorber; hD – is the enthalpy of the refrigerant vapor on the inlet of the i-th absorber, coming from the i-th separator. Thus the refrigerant vapor formed in the evaporator is absorbed in the basic absorber. The end of the absorption process is at point 4 in Figure 1. The specific solution flow is equal to f (point 4). Further, the specific flow f is divided into two parts: (f-j) and j. The quantity (f-j) participates in the regenerative heat exchange completely (or partially according to Altenkirch [2]). The specific flow of the strong solution j is directed to the additional absorber for further saturation. Additional saturation of the strong solution is carried out with the refrigerant vapor formed in the throttle to the i-th level of pressure (pK x - proces nasičenja je končan, poleg tega so potrebni dodatni ukrepi za absorpcijo preostale pare (zi - xi). zi = (hl(i-1) - hli )(hvi - hli)-1[1-(xI + xII + ... + xi-1)] (4), where: hvi – is the enthalpy of the saturated vapor of the i-th refrigerant throttling stage, hli – is the enthalpy of the saturated liquid of the i-th refrigerant throttling stage. There are three possibilities for the ratio between the quantity of received vapor zi and the quantity xi, which is necessary for saturation: - zi < xi – the saturation process is not complete; - zi = xi – the saturation process is complete; - zi > xi – the saturation process is complete and additional measures are also required for the absorption of the rest of the vapor (zi - xi). T. Morosuk: Termodinami~na analiza procesov - A Thermodynamic Analysis of the Process hladilno sredstvo cooling medium R grelni vir heat source *-o- hladilno sredstvo cooling medium „ Sl. 1. Shema in obtok sistema z dodatnim absorberjem - prvi primer Fig. 1. Scheme and cycle of the system with additional absorber - first case Točka 10 pomeni konec procesa nasičenja bogate raztopine (xR) v dodatnem absorberju, ki je v našem primeru hlajen s hladilnim sredstvom pri temperaturi okolice. Proces med točkama p-5 (desno na sliki 1) je postopek deflegmacije. Odstraniti je treba toploto qD = hp-h za izvedbo deflegmacijskega procesa, kar naj bi po Blierju [3] storili z nasičeno raztopino. Zaradi prenosa toplote se bogata nasičena raztopina segreje v deflegmatorju do točke 11 (nasičena kapljevina), zaradi prenosa snovi pa se odvije proces deflegmacije - rektifikacije. Optimalni režim procesa nasičenja je dosežen ob enakosti hp - h = h11 -h10. Z 1 kg pare, nastale v generatorju (p-5), dobimo j = qD/Dh (kg) nasičene bogate raztopine 11. V tem primeru je celotna toplota za deflegmacijski proces odvedena z bogato raztopino. Iz procesa je razvidno, da krivulja S povezuje točke, ki ustrezajo popolni pokritosti tokov (j =1). Če prihaja do neenakosti hp - h > h -h10, je količina pare hladiva pri srednjem tlaku (p=p A’) omejena. Ta količina pare ne daje možnosti doseganja koncentracije bogate raztopine (točka 10) na krivulji S. To nas sili k uporabi dodatnega hlajenja deflegmatorja. Hlajenju z bogato raztopino je dodano še hlajenje z okolico (T ) (na primer hladilno vodo). Izbira optimalnega števila absorpcijskih stopenj in primernega srednjega tlaka je navedena v literaturi [6]. 1.2 Drugi primer (Slika 2) Del pare iz deflegmatorja vodimo nazaj do dodatnega absorberja, kjer jo pred vstopom dušimo do tlaka (PA’). Tako dosežemo pogoj Point 10 represents the end of the saturation process (xR) in the additional absorber, which in this case is cooled by a cooling medium. The process p-5 (on the right in Figure 1) is a dephlegmation process. It is necessary to remove the heat qD = hp-h5 for realization of the dephlegmation process. This heat should be removed with a saturated solution [3]. Thus a strong saturated solution will be heated up in the dephlegmator to point 11 (saturated liquid) owing to heat transfer, and the rest of the dephlegmation-rectification process will be carried out by mass transfer. The dephlegmation heat, qD, as part of the generation heat, will be removed to the generator.The optimum regime of the saturation process is described by the equation hp - h5 = h11 – h10. If 1 kg of vapor is formed in the generator (p-5) we gain j = qD/Dh kg of saturated strong solution at point 11. In this case the full dephlegmation heat is removed by a strong solution. It is clear from the cycle that the curve S determines the points set which satisfies the equation of full heat capacities of the flows (j =1). If the inequality: hp - h5 > h11 –h10 is present in the process the quantity of the refrigerant vapor at intermediate pressure (pS=pA’) limited. This quantity of vapor does not provide the possibility of finishing the concentration of saturated solution (point 10) on the curve S. These facts force us to use two cooling processes in the dephlegmators: cooling with a strong solution and cooling with the environment (Tw) (cooling water, for example). The choice of the optimum number of absorption stages and the appropriate intermediate pressure were reported previously [6]. 1.2 The second case (Figure 2) The high-pressure vapor (pG) part is selected on the inlet of the dephlegmator and is throttled to the intermediate pressure (pA’) and further directed to the additional 0 SšnrKflafcflM]! mn stran 686 T. Morosuk: Termodinami~na analiza procesov - A Thermodynamic Analysis of the Process hladilno sredstvo cooling medium Sl. 2. Shema in obtok sistema z dodatnim absorberjem - drugi primer Fig. 2. Scheme and cycle of the system with additional absorber - second case z = xi, kar pomeni da se koncentracija nasičene raztopine poviša do pogojev, ki jih označuje krivulja S. V tem primeru ne nastopa okoljsko hlajenje deflegmatorja. 2 UPORABA INVERZNEGA REKTIFIKATORJA Absorpcijski toplotni pretvornik voda -amoniak z inverznim rektifikatorjem je predstavljen na sliki 3. V tem primeru je celotni tok pare usmerjen iz uparjalnika v inverzni rektifikator. Dodatni proces nasičenja bogate raztopine poteka v inverznem rektifikatorju pri tlaku uparjanja Stopnja nasičenja bogate raztopine v inverznem rektifikatorju je odvisna od tipa termodinamičnega postopka. Proces nasičenja je lahko adiabatni ali z odvodom toplote, katere količina je odvisna od termofizikalnih lastnosti delovne zmesi. Adiabatni proces v inverznem R grelni vir heat source absorber. In this case the condition z = xi is executed The concentration of the saturated solution is increased up to a condition characterized by the curve S. Cooling of the dephlegmator by the environment is absent. 2 USE OF AN INVERSE RECTIFICATOR The absorption water-ammonia thermo-transformer with inverse rectificator is presented in Fig.3. The additional saturation process of the strong solution is carried out at the evaporation pressure (p=p =pO) in the inverse rectificator. The full vapor flow is directed from the evaporator to the inverse rectificator. The saturation degree of the strong solution in the inverse rectificator depends on the type of thermodynamic process. The saturation process can be adiabatic or with the removal of heat, depending on the thermophysical properties of the working mixture. The adiabatic process in the inverse rectificator hladilno sredstvo cooling medium Sl. 3. Shema in cikel sistema z inverznim rektifikatorjem Fig. 3. Scheme and cycle of the system with inverse rectificator gfin^OtJJIMISCSD 00-10 stran 687 |^BSSITIMIGC T. Morosuk: Termodinami~na analiza procesov - A Thermodynamic Analysis of the Process rektifikatorju je omejen s cono adiabatne stabilizacije. Nadaljnje nasičenje je v primeru voda - amoniak mogoče samo z odvodom toplote. Tako se lahko pojavi odvod toplote v inverznem rektifikatorju samo pri temperaturah pod temperaturo okolice [4]. Para, ki ni absorbirana v procesu nasičenja, je usmerjena neposredno k osnovnemu absorberju. V tem sistemu ne potrebujemo dveh virov hlajenja. V tej shemi je predvidena stopnja vmesnega dušenja hladiva, ki uporablja del hladilne kapacitete za hlajenje inverznega rektifikatorja. Hladivo, ki se pri tem upari pri p', tlačimo nazaj v kondenzator z mehanskim kompresorjem CM (sl. 3). 3 BOLJŠI SISTEM Boljši sistem (sl. 4) združuje prednosti inverznega rektifikatorja in dodatnega absorberja. Del bogate raztopine, ki se uporablja za hlajenje deflegmatorja, je najprej izpostavljen nasičenju v inverznem rektifikatorju pri tlaku uparjanja (p) ter nadalje v dodatnem absorberju, pri srednjem tlaku - S shemo na sliki 4 je predstavljena toplotna kompresija pare hladiva (nastale v inverznem rektifikatorju hladilnega procesa) v dodatnem absorberju. is limited to the zone of adiabatic stabilization. Further saturation is possible only in the case of a water-ammonia solution with heat rejection. Thus the heat rejection in the inverse rectificator should occur at temperatures below the temperature of the environment [4]. Vapor not absorbed in the saturation process is directed to the basic absorber. Two cooling sources are missing in this system if we compare it with the previous systems. The refrigerant throttling stage is stipulated in this scheme, i.e. use of a part of the useful cold capacity for cooling of the inverse rectificator. It is necessary to direct to the condenser the refrigerant vapor formed at/,' In the scheme (Figure 3) this device is shown as a mechanical compressor. 3 COMPLEX SYSTEM The complex system (Figure 4) can be created using the advantages of inverse rectificator and additional absorber. The part of the strong solution directed for the cooling of the dephlegmator is exposed to saturation: first in the inverse rectificator at the evaporation pressure (pO) and then in the additional absorber at intermediate pressure - p=pAA. In Figure 4 the thermal compression of the refrigerant vapor (formed in the inverse rectificator cooling process) takes place in the additional absorber. grelni vir heat source hladilno sredstvo cooling medium Sl. 4. Shema in obtok boljšega sistema Fig. 4. Scheme and cycle of the complex system 4 PRERAČUN Karakteristike vseh predloženih shem v tem prispevku so bile računane pri pogoju, da je kapaciteta hlajenja nespremenljiva (QO=konst) (sl. 5). Izračun je bil opravljen v širokem temperaturnem razponu uparjanja in kondenzacije, ki je običajen za tovrstne toplotne transformatorje in toplotnega vira T2=120 do 140 °C. Toplotni pretvornik brez inverznega rektifikatorja in dodatnega absorberja [2] je bil 4 CALCULATED CHARACTERISTICS In this paper the characteristics of all the schemes presented were calculated with the condition of constant cold capacity (QO=const). The calculation is carried out over a wide temperature interval of evaporation, and heat source T2=120 to 140°C. The thermotransformer, without inverse rectificator and additional absorber, presented in the reference [2] was also calculated as a comparison. It was taken 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rL[] I | ^SsfuWEIK | stran 688 T. Morosuk: Termodinami~na analiza procesov - A Thermodynamic Analysis of the Process izračunan za primerjavo z rezultati sistemov, predstavljenih v tem prispevku, ter vzet kot referenčna vrednost za primerjavo. Za primerjavo porabe energije smo uporabili enake zunanje temperaturne razmere. Rezultati izračunov so predstavljeni v odstotkih, relativno glede na izhodiščni postopek. Rezultati izračuna (sl. 5) predstavljajo termoekonomsko analizo obravnavanih primerov. Predstavljeni so v tridimenzionalnemu diagram “izkoristek h - masa - poraba energije”. Geslo “masa” pomeni celoten investicijski strošek toplotnih pretvornikov, medtem ko geslo “porabljena energija” pomeni obratovalne stroške toplotnih pretvornikov. h COP 0.47 as a comparison starting point (at 100%) for the other systems presented in this paper. For the comparison the energy consumption the same external temperature levels were used. The results are presented in %, relative to the starting point. The results of the calculation (Fig. 5) can be explained as a simple thermoeconomic analysis of the considered cases. They are presented in the three-dimensional diagram: “COP – mass - energy consumption“. The term “mass” refers to the “capital costs of the thermotransformer” and the term “energy consumption” is the operational costs of the thermotransformer. 88.7 89.3 90.2 93 2 masa pretvornika mass of transformer poraba energije 92.6 energy consumption 945 100 Sl. 5. Termoekonomska analiza shem na slikah 1 do 4 ter izhodiščne sheme iz literature [2] Fig. 5. Thermoeconomic analysis of schemes in Fig.1 to 4 and scheme from the reference [2] Celotna termoekonomska analiza je pokazala, da je mogoče povečati učinkovitost toplotnih pretvornikov z uporabo zapletenih shem. V tem primeru se procesi bolj približajo povračljivim procesom (hdjaski/h = 0,6 do 0,7, kjer je h -0,7 po Stierlinu [7]). Z zapletenostjo sistema se zvečuje število elementov, toda investicijski in obratovalni stroški se znižujejo. 5 SKLEPI 1. Rektifikacijski sistemi z vrnitvijo dela bogate raztopine so bolj gospodarni kakor sistemi brez vračanja. 2. Sistemi z dodatnim nasičenjem dela raztopine so bolj gospodarni kakor sistemi brez nasičenja. 3. S približevanjem koncentracij nasičene raztopine do vrednosti (5 do 9 odločamo za dvostopenjske in pri višjih tlačnih razmerjih za več stopenjske hladilne naprave. Nižja mejna vrednost velja za amoniak, višja vrednost pa za preostala hladiva. Za ekstremno visoke razlike tlakov lahko uporabimo tudi kaskadne izvedbe hladilnikov. 1 DVOSTOPENJSKA HLADILNA NAPRAVA Z VMESNO POSODO Nizkotlačni (NT) kompresor (sl.1) sesa uparjeno hladivo stanja 1 (sl.2) iz uparjalnika in ga komprimira na tlak p v vmesni posodi (stanje 2), kjer se ohladi blizu rosilne krivulje (stanje 3). Visokotlačni VT kompresor stiska paro hladiva na tlak kondenzacije pk. V kondenzator vstopa pregreta para hladiva stanja 4 in se ohlaja do temperature nasičenja ter kondenzira do stanja 5. Kondenzat teče skozi zbiralno posodo, sušilno patrono, pokazna stekla in prvi dušilni ventil v vmesno posodo (stanje 6). Od tukaj odteka kapljevina stanja 7 skozi drugi dušilni ventil v uparjalnik (stanje 8), od tukaj pa pregreto paro ponovno sesa NT kompresor. M. Dimni zbiralna posoda duš i l ni ventil vmes na posoda ipVT 4,1 5 [kondenzator 3 ]VT- kompresor 6 J. I i ¦?»' KK J2 pnt (j V) NT-kompresor 1 ___^ 8 r~ duš i l ni UJ uparjalnik Sl. 1. Dvostopenjska hladilna naprava z dvostopenjsko ekspanzijo 10 0.3 100 150 200 250 300 350 400 entalpija [kJ/kg] Sl. 2. Krožni proces v dvostopenjski hladilni napravi z dvostopenjsko ekspanzijo v diagramu logp-h 2 PRERAČUN, IZBIRA IN DIMENZIONIRANJE ELEMENTOV Opisano hladilno napravo smo dimenzionirali za naslednje podatke: hladilna močQ u=2,5 kW, temperatura uparjanja tu= -40 °C, tlak uparjanja pu=1,37 bar, temperatura kondenzacje t = 40 °C, tlak kondenzacije pk = 18,3 bar. Za preračun hladilne naprave moramo najprej določiti proces v diagramu log p-h. Zato potrebujemo srednji tlak, ki ga izračunamo po enačbi: i pk-pu (1) in pomeni geometrično srednjo vrednost obeh tlakov. V praksi se je izkazal tako določen srednji tlak bolj ustrezen kakor pa aritmetična srednja vrednost. Tlak uparjanja pu in tlak kondenzacije pk ter izračunani srednji tlak pm vrišemo v diagram log p-h za hladivo R404A in iz njega preberemo entalpije v točkah, ki so v nadaljevanju namenjene za termodinamični preračun. 2.1 Preračun uparjalnika Uparjalnik v našem primeru odvzema toploto zmesi vode in etilenglikola v posodi s prostornino 0,14 m3. Narejen je iz gladkih bakrenih cevi z zunanjim premerom 16 mm. Za potek uparjanja hladiva v uparjalniku in s tem povezano ohlajanje okolice smo izbrali 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SSfiTTMlliC | stran 698 7 1 M. Dimnik - A. Poredo{: Dimenzioniranje in izvedba - Dimensioning and Construction Preglednica 1. Vrednosti entalpij (kJ/kg) v posameznih točkah h1 h2* h3 h4* 352 378 371 h5=h6 h7=h8 temperaturno razliko 10 K med hladivom in hla kapljevino. Na temelju znane moči uparjal izračunamo površino oziroma dolžino cevi uparja po enačbi: Qu = AkDt => A Qu ^l = A kDt dn Rezultat izračuna je dolžina cevi l=13m. Vrednost za toplotno prehodnost k povzeli po [2] in znaša 348 W/m2K. 2.2 Izbira NT kompresorja Na podlagi izkoristka: h2* -h1 h2 -h1 (3), ki znaša za tovrstne kompresorje okrog 0,8, izračunamo entalpijo pare hladiva na izstopu iz kompresorja: h2* - h1 h2 =----- + h1 hi in nadalje masni tok nizkotlačnega kompresorja: P nt (4) (5) (h2-h) ter moč nizkotlačnega kompresorja: PNT=mNT(h2-h1) (6). Iz kataloga Danfoss izberemo kompresor SC15DLX 2.3 Izbira visokotlačnega kompresorja Podobno kakor za nizkotlačni kompresor tudi v tem primeru vzamemo enako vrednost izkoristka ter analogno enačbi (4) izračunamo entalpijo h4. Masni tok hladiva v VT kompresorju izhaja iz masne bilance vmesni posodi. Torej lahko zapišemo bilančne enačbe: m&NT h2 + m&VT h6 = mVT h3 + m&NT h7 (7), m&NT (h2 -h7 ) = m&VT (h3 -h6 ) (8), h2 -h7 m&VT = m&NT (9). Moč VT kompresorja je: ¦(h4-h3) (10). in znaša 730 W. h,2 ihm ll7 lhm Sl. 3. Bilančna shema vmesne posode Iz kataloga Danfoss izberemo kompresor SC18CLX 220-240/50 2.4 Preračun kondenzatorja Skozi kondenzator teče masni tok mVT, zato je toplotna moč kondenzatorja določena z enačbo: Qk=m VT (h4-h5) (11). Na podlagi Q k, računane po tej enačbi znaša 3,76 kW, določimo potrebno površino vodnega kondenzatorja. V kondenzatorju se hladivo najprej ohladi do temperature nasičenja in nato kondenzira. Pri ohlajanju pare hladiva je toplotna prestopnost v cevi relativno majhna (150 W/m2K), zato potrebujemo za ta proces razmeroma veliko površino. Na podlagi poznanih enačb iz prenosa toplote [3] smo izračunali površino A = 0,162 m2. Podobno smo izračunali površino kondenzatorja, potrebno za čisto kondenzacijo hladiva, ki znaša A = 0,284 m2. Tako znaša celotna potrebna površina kondenzatorja A = 0,446 m2 . Po podatkih proizvajalca tovrstnih kondenzatorjev LTH smo izbrali tip kondenzatorja VZ - 0,75. 3 IZDELAVA IN ZAGON NAPRAVE Pri izdelavi naprave smo posebno pozornost posvetili čistosti vseh sestavnih elementov. Glavne, v prejšnjih poglavjih opisane elemente smo povezali z bakrenimi cevmi. Premer cevi smo določili na podlagi najmanjših hitrosti, ki so potrebne za pretok olja skozi elemente hladilnega sistema. V nasprotju z grelnimi sistemi, pri katerih cevi ponavadi predimenzioniramo zato, da se izognemo velikim tlačnim izgubam, v tem stran 699 glTMDDC 'I rej ohlajevanje hladiva čista kondenzacija t5 = 42°C tvik = 35°C ^\ ts=42°C twk=15°C Aohl Ac A&k l[m]~ el Sl.5. Izvedena eno- in dvostopenjska hladilna naprava z zaznavali nastajajo poškodbe kompresorja. Poleg tega smo vgradili še elemente krmiljenja in varovanja ter elemente za preklop med enostopenjskim in dvostopenjskim načinom delovanja. Po sestavi naprave (sl.5) smo opravili preskus tesnosti pri tlaku 18 bar. Napravo smo nato napolnili s hladivom R404A. Posebnih zagonskih težav ni bilo, tudi preklop iz enostopenjskega delovanja v dvostopenjski režim je uspel brez zapletov. 3.1 Zagon Pri načrtovanju naprave smo se odločili, da vgradimo elektromagnetne ventile, s katerimi smo lahko vzpostavili ustrezne cevne povezave in na ta način dosegli želena obratovanja. V fazi testiranja naprave se je izkazala potreba po dodatni vgraditvi protipovratnih ventilov (elektromagnetni ventili tesnijo samo enosmerno). Pred polnjenjem naprave s hladivom R404A smo napravo temeljito testirali na tesnost (vakuum). 4 MERITVE NA IZVEDENI NAPRAVI Z meritvami želimo potrditi, v kolikšni meri smo napravo pravilno načrtovali in izdelali. Posebno skrb smo posvetili nameščanju in umerjanju zaznaval. Merilna zaznavala smo namestili v karakterističnih točkah hladilnega procesa. Merili smo: temperature, tlake, masni pretok hladiva in porabljeno električno moč na sponkah motorjev visoko- in nizko-tlačnega 0 Snn5jfokJ][M]lBi[rLfl I | ^SsFvWEIK I stran 700 M. Dimnik - A. Poredo{: Dimenzioniranje in izvedba - Dimensioning and Construction Preglednica 2: Rezultati meritev dvostopenjske naprave h1 kJ/kg h2* kJ/kg h4 kJ/kg h8 kJ/kg m& NT kg/h 371 434 248 187 39,83 -34 -9.4 370 730 T'C Tfiu Pnt W Pvt W Preglednica 3: Rezultati meritev enostopenjskega delovanja h1 kJ/ kg h 2* kJ/ kg 371 434 kompresorja, ki je namenjen za določitev hladilnega števila. 4.1 Rezultati meritev dvostopenjskega delovanja Izmerili smo parametre hladiva (p, T) v vseh značilnih točkah hladilnega sistema v primeru eno- in dvostopenjskega delovanja. Na podlagi teh smo iz diagrama log p-h za hladivo R 404A razbrali vrednosti entalpij (preglednica 2). S podatki iz preglednice 2 lahko izračunamo hladilno število edej dvostopenjske hladilne naprave. Dejansko hladilno število hladilnega sistema je razmerje med dejansko hladilno močjo za pogon kompresorjev (priključna moč na sponkah kompresorja). h2 kJ/ kg 448. 77 h4 kJ/ kg 248 Pdej W 370 Q&u 2,dej P +P NT VT (12). in znaša 1,85. Na temelju podatkov iz preglednice 3 izračunamo hladilno število enostopenjske hladilne naprave. Q&u e1, = dej Pd dej (13) in znaša 1,58. 5 SKLEP V zadnjem času lahko na podlagi pregleda literature ugotovimo, da se večstopenjske hladilne naprave vse bolj uporabljajo. Po natančni proučitvi hladiv smo se odločili za freon R404A. Preračun in dimenzioniranje dvostopenjske hladilne naprave poteka podobno kakor običajne enostopenjske z nekaterimi posebnostmi. Te smo v tem prispevku posebej poudarili, kar velja predvsem za vmesno posodo in oba kompresorja. Izdelava nestandardnih elementov ter montaža celotne naprave je v celoti potekala v Laboratoriju za hladilno tehniko na Fakulteti za strojništvo v Ljubljani. Po manj ših začetnih težavah hladilna naprava sedaj uspešno deluje in dosega želene parametre. V dokaz uspešnega delovanja smo opravili tudi meritve na napravi v vlogi enostopenjskega in dvostopenjskega hladilnika. Po analizi meritev smo ugotovili, da je hladilno število v primeru dvostopenjske kompresije za 15 % večje kakor v primeru enostopenjske. Torej lahko povzamemo, da je primerno graditi dvostopenjske naprave v primeru, ko je razmerje kondenzacijskega in uparjalnega tlaka večje od 9 (v našem primeru 12,3). Preklop iz eno- v dvostopenjsko funkcijo je izveden z magnetnimi ventili. Izdelana hladilna naprava bo zanesljivo prispevala h kakovostnejšemu študiju strojništva v smeri Hladilna in ogrevalna tehnika. Zahvala Večino elementov smo dobili kot darilo sponzorja Danfoss tovarne kompresorjev iz Črnomlja, za kar se jim najlepše zahvaljujemo. 6 UPORABLJENI SIMBOLI A površina v m2 d premer cevi v m d zunanji premer cevi v m h specifična entalpija v kJ/kg k toplotna prehodnost v W/m2K l dolžina cevi v m m masni tok v kg/s P močv W p srednji tlak v Pa t temperatura v oC T temperatura v K V prostorninski tok v m3/s hitrost v m/s Q hladilna moč v W l dobavno število e hladilno število hi izkoristek Indeksi č čista d dušenje dej dejanski f freon fiu freon, izstop iz uparjalnika fvu freon, vstop v uparjalnik stran 701 M. Dimnik - A. Poredo{: Dimenzioniranje in izvedba - Dimensioning and Construction k kondenzacija skupni skupni k, kondenzacija, čista šp. škodljivi prostor k, oh kondenzacija, ohlajevalna t termometrični m merjeno u uparjanje n notranji, netesnost u, dej uparjalna, dejanska vik voda, izstop iz kondenzatorja oh ohlajevalna v, sr voda, srednja ok okolica v voda, vstop R hladivo VT visokotlačni kompresor sr srednja vvk voda, vstop v kondenzator sr,č srednja, čista z zunanji 7 LITERATURA [I] Breidert, H.-J. (1995) Projektirung von Kalteanlagen, C.F MMer Verlag, Heidelberg. [2] Breidenbach, K. (1990) Der Kalteanlagenbauer, Band 1. C.F MMer Verlag, Karlsruhe. [3] Breidenbach, K. (1990) Der Kalteanlagenbauer, Band 2. C.F MMer Verlag, Karlsruhe. [4] Breidert, H.-J. (1996) Formeln,Tabellen und Diagramme fur die Kalteanlagenbauer, C.F MMer Verlag, Heidelberg. [5] Kraut, B. (1981) Strojniški priročnik, 6. izdaja. Strojniški vestnik, Ljubljana. [6] VDI Warmeatlas (1993) 7. Erweiterte Auflage. VDI Verlag, Diisseldorf. [7] Poredoš, A. (1998) Zapiski predavanj in vaj. [8] Vujič, S. (1988) Rashladni uredaji. Mašinski Fakultet, Beograd. [9] Veith, H. (1995) Grundkurs der Kaltetechnik, 7. iiberarbeitete, aktualisierte Auflage. CF Muller, Heidelberg. [10] Danfoss (1996) Katalog RK 00. H5. 03, 9/96. [II] Heinrichs, Messgerate GmbH, Katalog Nr. 2.310, Koln. [12] Zbornik predavanj (1984) Osnove vakuumske tehnike, Ljubljana, druga izdaja. Naslov avtorjev: Marjan Dimnik prof.dr. Alojz Poredoš Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani Aškerčeva 6 1000 Ljubljana Prejeto: 21.7.2000 Sprejeto: 20.12.2000 0 SnnataleflMllflilrSfl | ^BSfirTMlliC | stran 702 © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,703-706 ISSN 0039-2480 Poro~ila © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,703-706 ISSN 0039-2480 Reports Poro~ila Reports Tehnolo{ki center v Zasavju Uvod Znano je, da se Slovenija pri svojem približevanju Evropski skupnosti sooča s tehnološkim zaostajanjem gospodarstva, ki se izraža v dodani vrednosti izdelkov (komaj tretjino manjši od evropskega povprečja). Razkorak se še povečuje, saj se raven tehnološke zahtevnosti izdelkov, ki jih slovenska podjetja izvažajo, celo zmanjšuje. Zato je pomembno strateško razvojno vprašanje in eden od ključnih interesov tako Slovenije kakor posamezne regije: kako dvigniti raven uporabe novih tehnologij in posodobiti sedanje tehnologije. Tudi gospodarstvo zasavske regije ima tipično industrijski značaj, saj je v tej vrsti industrije zaposlenih 75 odstotkov prebivalstva, prevladujejo pa predvsem velika podjetja. S postopnim opuščanjem energetske dejavnosti je zapadel v krizo velik del z rudarstvom povezane industrije, poleg tega pa je prehod prizadel mnoga, prej uspešna podjetja. Zastopanost razvojnih jeder v podjetjih je zelo slaba, odsotnost razvojnega mišljenja je posebej kritična pri majhnih in srednjih podjetjih. Nosilec tehnološko zahtevne in inovativne proizvodnje v regiji je le podjetje ETI iz Izlak. Te ugotovitve so predstavljene tudi v objavi o strategiji razvoja Zasavje 2000+, ki je nastala na pobudo Regionalnega centra za razvoj iz Zagorja (v nadaljevanju RCR). Center je bil ustanovljen leta 1995 za koordiniranje razvojnih dejavnosti, spodbujanje podjetništva ter pospeševanje zaposlovanja v regiji. Strategija v svojih ciljih načrtuje tudi okrepitev razvojne dejavnosti v podjetjih in ustanavljanje malih in srednjih podjetij, katerih dejavnost bo slonela predvsem na znanju in najnovejših tehnologijah. Ukrepi vlade RS v smeri tehnoloških vspodbud v gospodarstvu Predlog za ustanovitev tehnološkega centra se ujema s pobudo slovenske vlade za povečanje konkurenčne zmožnosti slovenskih podjetij. Ugotovljeno je, da brez vlaganj v nove tehnologije, znanje in nenehni razvoj (od izdelkov do tehnologij in postopkov) ne bo mogoče razviti izdelkov z večjo dodano vrednostjo, ne glede na boljšo organizacijo in vodenje, davčno politiko ali bančni sistem. Do teh ugotovitev so prišle mnoge študije, tega se je že leta 1994 zavedla tudi vlada, ko je sprejela Tehnološko politiko vlade Republike Slovenije. Vendar se vsi programi, ki so iz tega izhajali, niso izvajali v takšnem obsegu, kakor je bilo načrtovano. Glede na to, da so bila sredstva, ki jih je vlada namenjala za spodbujanje tehnološkega razvoja, daleč premajhna za pomembnejše premike v gospodarstvu, je bil leta 1999 sprejet Zakon o podpori gospodarskim družbam pri razvoju novih tehnologij in postavljanju in delovanju razvojnih enot od leta 2000 do 2003. Ena od dejavnosti, predvidenih z zakonom, so tudi vzpodbude regijam in gospodarskim panogam za uveljavljanje skupnih razvojnih enot, predvsem tehnoloških centrov in tehnoloških parkov. Tako je pravilnik o infrastrukturnih razvojnih centrih iz oktobra 1999 na novo opredelil postopek in merila za tehnološke centre. Centri so namenjeni zagotavljanju infrastrukturnih razmer na področni ali regionalni ravni za prenos znanj, rezultatov raziskav in tehnologij v podjetja. Center je po pravilniku pravna oseba, ki izvaja naslednje dejavnosti: - raziskovalno-razvojno dejavnost za potrebe posamezne gospodarske panoge, ali naročnike, - pomoč pri prijavljanju na domače in mednarodne raziskovalne in druge projekte, - izvajanje meritev in raznih testiranj, - spremljanje novosti s področja raziskav in tehnologij in pomoč pri njihovem uvajanju v podjetja, - publicistično dejavnost in strokovno izpopolnjevanje za potrebe panog ali regij. Podpora do dostopa novih tehnologij in raziskovalnih rezultatov, ki naj bi jo dajali tehnološki centri, je predvsem pomembna za mala in srednja podjetja, ki težje sledijo novostim in imajo omejena sredstva za razvoj. Vendar so ta podjetja prilagodljiva in laže izkoristijo prednosti vrhunskih tehnologij. Takšen način je vpeljan tudi v EU, saj je temu namenjen eden od treh programov v mejah 5. okvirnega programa. Delovanje tehnoloških centrov je bilo doslej sofinancirano tudi od bivšega Ministrstva za znanost in tehnologijo, seveda pod določenimi pogoji, objavljenih v razpisu. Trenutno deluje, ali je v postopku registracije, v Sloveniji 31 tehnoloških centrov, pri šestih (med katerimi je že omenjeni regionalni tehnološki center v Zasavju) pa še potekajo postopki za definiranje skupnega razvojnega interesa. gfin^OtJJlMISCSD 00-10 stran 703 |^BSSITIMIGC Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering Dosedanje dejavnosti pri ustanavljanju tehnološkega centra v Zasavju Glede na smernice strategije Zasavje 2000+ je bil v okviru RCR-a v letu 1999 izdelan tudi Razvojno-aplikativni projekt za ustanovitev tehnološkega parka v Zasavju. Tehnološke parke običajno ustanavljajo v bližini univerz in razvojnih institutov, v glavnem so namenjeni kot infrastruktura za ustanavljanje in delovanje podjetij ter lažji dostop do znanj in opreme. Glede na to, da v Zasavju za zdaj ni pričakovati zadostne kritične mase podjetij, ki bi jih lahko vključili v takšen park, je bila v začetku leta 2000 od Fakultete za strojništvo, Univerze v Ljubljani (ki se je s svojo strokovno podporo formalno priključila projektu ustanovitve tehnološkega centra) predstavljena zamisel o Tehnološkem centru za izdelovalne tehnologije. Zamisel je bila ugodno sprejeta tudi od možnih soustanoviteljev centra, to je zainteresiranih podjetij iz Zasavja, vključeni pa naj bi bili tudi obe univerzi in en inštitut. Glede na ta idejni osnutek je bilo ustanavljanje centra predlagano tudi v Programu razvojnega prestrukturiranja zasavske regije zaradi postopne opustitve energetske dejavnosti kot eden od podprogramov v predlogu tako imenovanega Zasavskega zakona. V tem programu je kot izhodišče navedena usmeritev zasavskega gospodarstva v smeri vgrajevanja rezultatov lastnega znanja v mednarodno konkurenčne izdelke. Tehnološki center naj bi sedanjim podjetjem dajal podporo pri razvoju kakovostnih izdelkov visoke tehnološke ravni, ki vsebujejo veliko dodano vrednost. Prvi ukrep naj bi bil oblikovanje tehnološkega centra, najprej s področja strojništva, kasneje pa še z nekaterih drugih dejavnosti. Kot rezultat delovanja centra so poudarjene vzpostavitve razvojne in tehnološke povezave med podjetji, večje prepoznavnosti regije, nova delovna mesta, priliv kapitala v regijo in omejitev bega “možganov” iz regije. S sprejetjem Zakona o postopnem zapiranju Rudnika Trbovlje-Hrastnik je tehnološki center vključen tudi v delu vspodbud za vzpostavljanje in delovanje tehnološko-inovacijskih centrov ter pospeševanje zaposlovanja strokovnih kadrov na področju razvoja in raziskav. V podprogramu Razvojne infrastrukture in podjetništva od 2000 do 2004 so predlagana vlaganja v tehnološki center v znesku 800 milijonov tolarjev. Na ta način so bili poleg formalnih okvirov postavljeni tudi določeni finančni in časovni okviri za ustanovitev Tehnološkega centra v Zasavju, RCR pa je določen kot izvajalec projekta. Razvoj izdelavnega inženirstva in nove izdelovalne tehnologije V tehnološko razvitem svetu se dogajajo velike spremembe pri modernizaciji in prenovitvi 0 jgnnatafcflMliflilrSO | ^BSfirTMlliC | stran 704 proizvodnje, saj je le tako mogoče zagotavljati sedanje položaje na svetovnem trgu, pa tudi osvajati nove trge. Vse te dramatične spremembe so posledica tako imenovane tretje tehnološke revolucije, ki je temeljito spremenila dosedanje razumevanje in razmerja v industrijski proizvodnji. Poglavitni temelji razvoja izdelavnega inženirstva so zatorej danes: trg, nove izdelovalne tehnologije in tehnike, nova proizvodna filozofija, informacijske tehnologije in interdisciplinarnost. Trg oziroma vključevanje kupca v razvoj in oblikovanje izdelka je prvi korak in glavno vodilo za kasnejše projektiranje tehnološkega in izdelavnega postopka. Od konstrukcije izdelka so odvisne vse kasnejše tehnološke in ekonomske značilnosti izdelave (izdelovalna tehnologija, kakovost, stroški...). Tradicionalne inženirske postopke razvoja izdelka vse več zamenjuje hkratni inženiring, kjer se vse faze razvoja izdelka opravljajo hkrati. S tem je mogoče sprotno popravljanje konstrukcijskih rešitev, sočasno pregledovanje različnih rešitev in prikazovanje modelov v vseh fazah razvoja. Takšni postopki omogočajo znatne prihranke pri stroških razvoja, skrajšanje časov razvoja in s tem hitrejši vstop na tržišče. Moderne tehnologije, ki podpirajo takšne inženirske postopke so tehnologije RPN/RPI (CAD/ CAM), obrnjeni inženiring in hitra izdelava prototipov izdelkov ali orodij. Vse te tehnologije bodo vsekakor v najvišjem tehnološkem vrhu v tem stoletju. Poleg tega vpliva na ceno izdelka tudi vrsta materiala, pri novih inženirskih postopkih ima ta lahko od 20 do 80 % deleža pri končni ceni izdelka. Svetovna predvidevanja so, da 80% izdelkov in storitev, ki bodo na voljo leta 2020, še ni izumljenih, velik delež pri tem se nanaša tudi na nove, doslej tržno še neuporabljene materiale, ki pa se jim cena značilno znižuje (jeklo npr. zamenjujejo kompoziti). Hkrati se razvijajo nove izdelovalne tehnologije in tehnike (laserska, abrazivna, ultrazvočne, z velikimi hitrostmi obdelave, elektroerozijska obdelava, zelo natančne in mikro obdelave, tehnologije površinske obdelave in podobno). Najznačilnejši pokazatelj tehnološke razvitosti nekega naroda ali regije znotraj države pa je tehnološka prepletenost izdelkov, ki jih je industrija zmožna izdelati. Tehnologije visoke ravni imajo večje izdelovalne stroške, vendar vgrajeno znanje zagotavlja večje dodane vrednosti in s tem veliko večje dohodke. Izdelki niso več rezultat dela samo npr. strojnih inženirjev, današnji izdelki so zapleteni in zahtevajo interdisciplinarno delo strokovnjakov iz različnih področij. Povzamemo lahko, da običajna znanja, zastareli izdelki in tehnologije ne morejo zagotavljati obstoja, še manj pa prodor na zahtevnem, zvrtinčenem svetovnem tržišču. Podjetja se morajo usposobiti tako, da izdelujejo več izdelkov vrhunske zahtevnosti, Poro~ila - Reports kakovosti, včim krajšem času in s čim manjšimi stroški. To lahko vključuje tako oživitev sedanjih izdelkov ali tehnološko zaostalih podjetij ali pa iskanje in uvajanje novih izdelkov ter ustanavljanje novih, tehnološko vrhunsko usposobljenih podjetij. Vse to pa zahteva nove tehnološke postopke, od snovanja do konstrukcije izdelkov, hitre izdelave prototipov do modernih ter prilagodljivih zelo razvitih izdelovalnih sistemov. Poleg vlaganj v drago opremo najvišje tehnološke ravni in ukrepov za prenos modernih tehnologij pa so potrebna tudi izdatna vlaganja v inženirska znanja. Po vseh svetovnih ocenah bo stoletje, v katerega smo stopili, inženirsko obdobje. Strateški cilji in program dela centra Tehnološki center v Zasavju naj bi bil predvsem raziskovalno tehnološka podpora vsem tistim podjetjem v Zasavju, v katerih so v zadnjih letih zaradi različnih okoliščin osiromašili ali popolnoma odpravili razvojne oddelke. Vsa tovrstna proizvodna podjetja, pa tudi tista najbolj uspešna v regiji (ETI Izlake, Kovina Šmartno, Pirnar&Savšek Zagorje, Varnost Elektronik Zagorje, STT Strojegradnja Trbovlje, Kalmer Trbovlje, Livarna Trbovlje, Forstek Hrastnik) podpirajo zamisel centra in so pripravljena pristopiti kot soustanovitelji centra. Glede na izkušnje (lažje investiranje, možnost prijavljanja za subvencije, vključevanje v mednarodne projekte) in vladna priporočila je najbolj primerna organizacijska oblika tovrstnih centrov privatni zavod z neprofitno dejavnostjo. Soustanovitelji sestavljajo svet zavoda in jamčijo le z ustanovitvenim kapitalom, dodatna strokovna podpora je mogoča tudi prek strokovnega sveta (kjer so lahko vključeni tudi zastopniki univerz, inštitutov ali ministrstev). Center ne bi bil panožno (branžno) usmerjen tako kakor večina že delujočih centrov v Sloveniji, vseeno pa bi bilo za začetek delovanje usmerjeno v področje izdelovalnih tehnologij. Ta gospodarska panoga v Zasavju tudi prevladuje, čeprav sloni tradicija tudi na elektronski in kemični industriji. Za uspešno izvajanje raziskovalne in razvojne dejavnosti mora center ustanoviti svojo raziskovalno ali razvojno skupino v skladu z navodili ministrstev, imeti pa mora tudi jasen program dela in realen poslovni načrt. Predlagan okvir dela centra oziroma njegovo poslanstvo, je: - priprava in izdelava skupnih podpornih projektov za zasavsko industrijo, - iskanje in razvoj novih izdelkov najvišje tehnološke ravni, - prenos znanja in novih tehnologij, - na praktičnih, uporabnih primerih predstavljati pomen vpeljave vrhunskih tehnologij, - izobraževanje tehničnega in inženirskega kadra. Z možnimi soustanovitelji bo treba najprej poenotiti vizijo, poslanstvo in vodilna načela centra, kar bo osnova za izdelavo strateškega načrta. Načrtovano je, da bodo tovrstne dejavnosti tekle v okviru ustreznega projekta, ki bo obsegal tako vsebino kakor delovanje centra. V izvedbenem delu programov ukrepov glede na zakon o zapiranju rudnika je za ta namen tudi že določena poraba sredstev. Sklep V programu ukrepov za reševanje specifičnih problemov regije zaradi pospešenega opuščanja energetske dejavnosti v Zasavju je v okviru ukrepa za uvajanje razvojne infrastrukture načrtovana tudi ustanovitev tehnološko-inovacijskega centra. Glede na predstavljeni predlog naj bi center s svojo raziskovalno razvojno dejavnostjo najprej pokrival področje najnaprednejših izdelovalnih tehnologij s področja strojništva, v nadaljevanju pa se bo usmeril tudi v razvoj in izdelavo mehatronskih komponent in sistemov. Znanja s področja proizvodnega strojništva, obdelovalnih tehnik, nekovinskih in kompozitnih materialov, tehnologij RPN/RPI, hitre izdelave prototipov, tehnologij s RŠK (CNC), obdelav z velikimi hitrostmi, zelo natančnih obdelav, orodjarstva, vsekakor spadajo v področje najnovejših tehnologij. Vsa ta znanja, ki jih imajo raziskovalci tako na univerzah kakor tudi po različnih inštitutih, bi bilo mogoče najpreprosteje prenesti v proizvodna podjetja v Zasavju prek ustreznega regionalnega tehnološko-razvojnega centra. Vizija centra je postati eden od vodilnih v Sloveniji na svojem področju delovanja in na ta način dejavno sodelovati pri pospeševanju tehnološkega razvoja regije. Organiziranost centra bo v obliki privatnega zavoda z neprofitno dejavnostjo, projekti centra pa bodo predvsem usmerjeni v podporo majhnim in srednjim podjetjem v Zasavju. Center bo s svojo infrastrukturo (prostor, oprema, stroji, komunikacijske povezave) ter visoko-kvalificiranimi kadri s področja tehnike in vodenja skrbel za prenos posameznih projektov novih tehnologij, pospeševal njihov nadaljnji razvoj s poudarkom na neposredni uporabi v podjetja, pomagal pri iskanju novih izdelkov, pospeševal povezovanje sedanjih tehnoloških rešitev, izobraževal kadre, praktično demonstriral nove tehnologije in nudil znanja pri zagonu posamezne tehnologije. Vse to bo teklo po znanih načelih porazdeljene proizvodnje. Uspešno delo Tehnološkega centra v Zasavju je vsekakor ena od perspektivnih podpor za razvoj regije. Za izvedbo njegovega poslanstva potrebujemo ustrezna kapitalska vlaganja (začetni viri bodo predvidoma iz sredstev programa zapiranja stran 705 I^BSSIfTMlGC Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering rudnika, mednarodnih projektov PHARE za razvoj regije, projektov ministrstev), znanje (ki je na fakultetah, inštitutih, raziskovalnih in razvojnih centrih) ter strokovnjake, ki bodo sposobni delati z najnovejšimi tehnologijami. Po vsej verjetnosti bo za zagon centra še najtežje pridobiti strokovne in neobremenjene kadre, ki bodo zmožni uvajati nova inženirska znanja in uporabljati nove informacijske tehnologije. Določen inženirski potencial v Zasavju že obstaja, vendar bo treba vključiti tudi zunanji znanstveno-raziskovalni kader. Prihodnost je le na vključevanju mladih iz Zasavja, ki se bodo prek dela centra navdušili za inženirski študij. Brez novih, inovativnih kadrov ter njihovega stalnega izobraževanja bodo vsi načrti o tehnoloških spremembah, ki bi lahko značilno vplivale na razvitost zasavske regije, ostali na papirju kot neuresničljive sanje. Na žalost pa se je izvajanje ukrepov zakona prestavilo v leto 2001, poleg tega pa so na regijskem nivoju nastala tudi določena nesoglasja med RCR in posameznimi občinami. Tako doslej kljub zanimivem programu dela, za katerem stoji tudi izkazan interes podjetij v regiji, do ustanovitve Tehnološkega centra v Zasavju še ni prišlo. doc. dr. Slavko Dolinšek Fakulteta za strojništvo, Univerze v Ljubljani stran 706 © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,707-711 ISSN 0039-2480 Strokovna literatura © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,707-711 ISSN 0039-2480 Professional Literature Strokovna literatura Professional Literature Nove knjige Springer for Science, AM Ijmuiden Beitz, W., Grote K.-H.: DUBBEL - Taschenbuch ffir den Maschinenbau, 1800 str., 159 DEM; Dorner, J., Schiinemann, M.: Industrielle Mikrosystemtechnik, ca. 300 str., 129 DEM; Fischer, W., Dangelmaier, W.: Produkt- und Anlagenoptimierung, 271 str, 89 DEM; Luczak, H., Eversheim, W.: Produktionsplanung und -steuerung, 773 str, 249 DEM; John Wiley & Sons Limited, Chichester GroB, H., Hamann, J. and Wiegartner: Electrical Feed Drives in Automation, ca. 320 str., 45.00 GBP; Balabanian, N., Carlson, B.: Digital Logic Design Prin- ciples, ca. 432 str., 28.50 GBP; Nazaroff, W., Alvarez-Cohen, L.: Environmental Engineering Science, ca. 752 str., 22.50 GBP; Montgomery, D.: Introduction to Statistical Quality Control (4th edition), ca. 816 str., 29.95 GBP; Ferguson, C., Kirkpatrick, A.: Internal Combustion Engines (2nd edition), ca. 400 str., 32.50 GBP; Harris, T.A.: Rolling Bearing Analysis, (4th edition), ca. 1000 str., 96.95 GBP; Welty, J., Wicks, C., Wilson, R.: Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer (4th edition), ca. 768 str., 34.95 GBP; Shah, R., Sekulic, D.: Fundamentals of Heat Exchanger Design, ca. 750 str., 71.95 GBP. Iz revij IZ DOMAČIH REVIJ Les, Ljubljana Butala, V., Valenčič, M.: Biomasa kot alternativni vir energije Materiali in tehnologije, Ljubljana Vitez, I., Sebastijanovič, S., Baličevič, P: Predpisi za zagotovitev zanesljivosti tlačnih posod Gliha, V.: Dinamična trdnost materiala na prehodu temena vara pri zvarnem spoju na visokotrdnem konstrukcijskem jeklu Grešovnik, F: Vpliv kemijske sestave in toplotne obdelave na lastnosti feritnega nerjavnega jekla za magnetne ventile Požun, K., Koller, L., Praček, B.: Vpliv stopnje zamreženja na karakteristike kapacitivnega polimernega senzorja relativne vlažnosti zraka Organizacija, Maribor, Kranj 2000, 8 Skulj, T., Čampelj, B., Mavric, F: Računalniško opismenjevanje pedagoških delavcev Gerlič, I.: Didaktična analiza pripomočkov za pripravo in obdelavo učnih gradiv pri učenju na daljavo Sonce, Ljubljana 2000, 10 Novak, P: Novi slovenski predpisi o toplotni zaščiti stavb Stritih , U: Sončne elektrarne v stavbah Sporočila Urada za standardizacijo in meroslovje, Ljubljana 2000, 9 Štibler, A: Akreditacija laboratorija za metrologijo na Zavodu za gradbeništvo Slovenije IZ TUJIH REVIJ ASHRAE Journal, Atlanta 2000, 9 Kruse, H.: Refrigerant Use In Europe Paarporn, S.: Local Pumping System Taylor, S.T.: Comparing Economizer Relief Systems Geary, D.F: New Guidelines On Legionella CDA Condizionamento dell’aria Riscaldamento Refrigerazione, Milano 2000, 9 Ayr, U, Cirillo, E, Martellotta, F: Disturbo da rumore - Verifica sperimentale di una scala per la valutazione soggettiva Cavallini, A.: Il contenimento della trasmissione di vibrazioni Forum - Technische Mitteilungen Thyssen Krupp, Dusseldorf 2000, 7 Engl, B., Esdohr, J., Feindt, J.-A, Heller, T., Kohler, K., Stich, G.: Passenger car side impact beams made of multi-phase steels Schmidt, K.: Innovative air spring damper modules for the S-Class from DaimlerChrysler griTMBlJJIMISCSD 00-10 stran 707 |^BSSIrTMlGC Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering Thielert, H.: Automation and optimization of gas treatment systems with GasControlTM HLH Heizung Luftung/Klima Haustechnik, Dusseldorf 2000, 9 Meier-Wiechert, G.: Das Heizsystem der Zukunft Erb, C.: Effizienter Einsatz bivalenter Warmepumpen - Teil 2 Gliick, B.: Warmephysiologische Bewertung von Kiihlsystemen zur Raumklimatisierung Kasche, J.: Das VDI-Verfahren als Messverfahren fur die Innenraumluftqualitat 2000, 10 Detzer, R: Mechanische Entrauchung von Sonder- gebauden im Brandfall Sodec, F.: Geschichte der Luftfiihrungssysteme Ocene knjig J. Grosch in 8 soavtorjev: Schadenskunde im Maschinenbau Zal.: Expert Verlag, GmbH, Renningen - Malmsheim, 3. pred. izd. 1999. Obseg: format 15 x 21 cm, 351 strani, 353 slik, 7 pregl., 134 navedb literature. Cena je 98 DEM. Uvodno poglavje obravnava pojme, pomen, vzroke in postopke posameznih analiz poškodb, ki so pogoste v tehniki. Podrobno poda pomen makroskopskih in mikroskopskih analiz materialov. Preostala poglavja pa so namenjena razlagi posameznih primerov, ki se v praksi pogosto pojavijo in je njihov vzrok za nastanek in širjenje poškodbe težko raziskati. Za te primere avtorji podajo celovito analizo nastanka poškodbe in vse posledice, ki bi lahko nastale v primeru nadaljnje uporabe analiziranih elementov. Vzroki za poškodbe so pogosto v preobremenitvi objekta, neustrezni izbiri materialov (jeklo, lahke kovine, polimeri itn.) in nenatančni izdelavi, kar pogosto povzroča neustrezne ohlapnosti, oblike stika itn. Uspešne raziskave na tem področju vodijo do razumevanja nastanka poškodb, kasneje pa so pridobljena znanja v pomoč konstrukterjem in v proizvodniji. To je tudi pogoj za tehnično in gospodarno optimiranje, povečano nosilnost in varnost izdelkov. Obvladovanje znanja na področju nastanka poškodb je pomembna podrobnost pri razvoju gradnje strojev in v upravljanju kakovosti izdelka. Predstavljena je metodika dela, podani so protokoli raziskovanja poškodb, analize rezultatov in predstavitev posameznega primera poškodbe. 0 jgnnatafcflMliflilrSO | ^BSfirTMlliC | stran 708 IDR, Industrie Diamanten Rundschau, Willich 2000, 3 Friemuth T., Becker, J.C., Hannebauer, A.: Kontakterosives Konditionieren von metallgebundenen cBN-Schleifscheiben IDR, Industrial Diamond Review, Ascot 2000, 3 Brookes, EJ., Ingleby, c., Shutt, C.: The “quick-stop” tech-nique applied to milling with a single point cutter Hoffmeister, H.-W., Timmer, J.H.: Laser conditioning of superabrasive grinding wheels Klocke, F., Riibenach, O.: Ultrasonic-assisted diamond turning of glass and steel Renewable Energy World, London 2000, 9-10 Overend, R.P: Biomass gasification: the enabling technology Knjiga je namenjena vsem, ki želijo dopolniti svoje znanje, raziskovati na tem področju in rezultate na predstavljen način uvajati na praktičnih problemih. Področje je zelo zapleteno zato zahteva razvoj osebnega znanja v duhu skupinskega dela. I. Prebil H. R. Reichel: Gebrauchsmuster- und Patentrecht - praxisnah Zal.: Expert Verlag, GmbH, Renningen - Malmsheim, 4. pred. izd. 1999. Obseg: format 15 x 21 cm, 133 strani, 6 slik. Cena je 49 DEM. V knjigiželi avtor poudariti, kako pomembna je zaščita izumov ter znanja in ne le vrhunskih izdelkov. Knjigo je predstavil kot zbirko podrobnosti, ki vplivajo na prijavo patenta in pomagajo avtorju razjasniti, npr: kako se izogniti težavam pri prijavi patenta; ali mora biti vsaka prijava patent; kako nam pomaga že prijavljeni primer; kakšno pomoč pri odločitvi potrebujemo itn. Vse razlage so vezane na vrsto dejanskih problemov, ki se pojavijo v praksi, npr.: kdaj smemo dograditi že zaščiteno prijavo; kako izvedemo pritožbo na zlorabo patenta itn. Avtor skozi posamezne primere pokaže, kako nedorečena je na tem področju zakonodaja in kako pomembna je povezava med tehničnimi in pravnimi razmišljanji. Avtor se ne spušča v teoretične presoje, ampak je knjigo napisal v obliki praktičnih priporočil, ki so razumljivo zapisana in so namenjena vsem, ki želijo zaščititi svoje izdelke itn. I. Prebil Strokovna literatura - Professional Literature P. Kairies: Professions Management fur die Investitionsguterindustrie Zal.: Expert Verlag, GmbH, Renningen - Malmsheim, 3. pred. izd. 1999. Obseg: format 15 x 21 cm, 162 strani, 81 slik. Cena je 59 DEM. Knjiga opisuje impulze, sugestije, praktične nasvete in zamisli o poklicnem vodenju izdelka. Uvodno poglavje je namenjeno razlagi postopka vpeljave vodenja izdelka v podjetje. Sledi poglavje o zbiranju, predstavitvi in vrednotenju informacij, inovativnem iskanju idejnih rešitev proizvoda in načinu krajšanja časa uvajanja proizvoda (simultani ali vzporedni inženiring). Zadnje poglavje je namenjeno razlagi korakov postopka uvedbe novega izdelka na domači oziroma tuji trg. Knjigo svetujem delavcem služb trženja, prodaje in razvoja. M. Starbek G. Hausmann - H. Sturmer: Zielwirksame Moderation Zal.: Expert Verlag, GmbH, Renningen - Malmsheim, 2. pred. izd. 1999. Obseg: format 15 x 21 cm, 105 strani, 30 slik. Cena je 36 DEM. Moderiranje kot metoda je namenjeno za krmiljenje delovnih procesov in delovnih pogovorov. Cilj moderiranja je skupni cilj. Knjiga opisuje postopke moderiranja, načrtovanje in izvedbo seje, uporabo tehnik moderiranja ter morebitne napake in učinke pri moderiranju. Knjigo priporočam vsem, ki vodijo skupinsko delo, in to v vseh fazah uvajanja novega izdelka. M. Starbek W. Krause: Geratekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik Zal.: Carl Hanser Verlag, Miinchen, Wien, 3. pred. izd. 2000. Obseg: format 17 x 24 cm, 614 strani, 505 slik, 230 preglednic. Cena je 148 DEM. Na funkcionalnost, tehnično ekonomsko upravičenost in kakovost finomehanskih in elektronskih izdelkov vplivajo nove zahteve in tehnološke možnosti za njihovo izdelavo. Za dosego želenega cilja se zahteva posebno znanje za snovanje, konstruiranje in oblikovanje finomehanskih in elektromehanskih elementov, podsestavov in končnih izdelkov. S povečanim številom razpoložljivih raziskovalnih uporabniških dognanj je omogočeno, da se zmanjšata čas in cena, ki sta pomembna parametra pri konstrukcijski in proizvodni dejavnosti. To sili k nadaljnji racionalizaciji dela, hitrejši in zanesljivejši pripravi informacij in podatkov ter vključevanja visoko kvalificiranih sodelavcev za izvedbo določenega projekta. Zaradi hitro razvijajoče se finomehanike in elektronike imajo velik pomen učinkovitost, znanstveno razvojno delo in avtomatizacija v proizvodnem procesu na tem področju. Vsebina knjige prispeva k reševanju problemov na področju konstruiranja naprav in aparatov. S prejšnjimi knjigami istega avtorja sestavlja pričujoča knjiga sklenjeno celoto kot pomoč pri konstruiranju finomehanskih, mikromehanskih, optoelektričnih in elektronskih naprav. V mehatronskem problemu so finomehanske, elektromehanske, mikromehanske, optične in optoelektrične funkcijske skupine, zato moramo sistematično razvijati funkcijo izdelka z upoštevanjem vseh strokovno znanstvenih področij z namenom, da dosežemo želeno rešitev na podlagi najnovejših tehničnih dosežkov. Znanje na področju konstruiranja finomehanskih in mikromehanskih elementov ima zelo velik vpliv na razvoj mikroelektronske in računalniške tehnike. Knjiga ima osem poglavij, ki se po vsebini sistematično dopolnjujejo in vodijo snovalca in konstrukterja k sintezi najboljše rešitve problema. Razvojne usmeritve finomehanskih naprav in literatura so navedeni v prvem poglavju. Drugo poglavje obravnava konstrukcijski razvojni proces z upoštevanjem postopkov konstruiranja, strukturne sinteze, kombinacij, variant in iskanja zamisli za razvoj izdelka. Izdelava naprav z upoštevanjem funkcionalnih parametrov, geometrijskega snovanja in montaže je obravnavana v tretjem poglavju. V četrtem poglavju so napotki za zagotavljanje točnosti in zanesljivosti delovanja naprav. Zaščita naprav pred vplivi okolice kakor tudi zaščita okolice sta opisani v petem poglavju. V šestem poglavju so obravnavane funkcijske skupine in elementi kot nepogrešljivi deli in podsestavi pri snovanju konstrukcije in izvedbe sinteze finomehanskih, mikromehanskih in elektronskih komponent, ki so potrebni za dosego funkcionalnega cilja izdelka. Oblikovanje elementov, podsestavov in naprav, ki morajo zadostiti pogojem obratovanja, videzu in ceni izdelka, ter pakiranje in transport občutljivih naprav je z navedbno ustreznih standardov obravavano v sedmem in osmem poglavju. stran 709 I^BSSIrTMlGC Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering Knjiga je primerna za inženirje, ker vsebuje veliko podatkov za prakso, kakor tudi za študente na univerzitetnem in visokostrokovnem študiju kot temelj v razvojno-konstrukcijskem procesu. I. Janežič H. J. Mair in 9 soavtorjev: Kunststoffe in der Kabeltechnik Zal.: Expert Verlag, GmbH, Renningen - Malmsheim, 1999. Obseg: format 15 x 21 cm, 271 strani, 173 slik, 34 preglednic, 36 lit. pod. Cena je 88 DEM. Kabelska tehnika je eno izmed področij, na katerem so se polimerni materiali najprej uveljavili in posredno pomembno prispevali k razvoju elektrotehnike. Polimeri se odlikujejo po dobrih elektroizolocijskih lastnostih in hkrati omogočajo ceneno oplaščenje električnih vodnikov s tehnologijo brizganja. Predvsem slednje je imelo pomemben ekonomski učinek na razvoj kabelske tehnike, ki seže nazaj v daljne leto 1900, ko so bili že postavljeni prvi standardi VDI na tem področju. Pričujoča knjiga podaja pregled problematike, povezane s to pomembno tehnično panogo. Knjiga je razdeljena na deset poglavij. Prvo poglavje podaja kratek zgodovinski pregled razvoja kabelske tehnike in predvsem standardov, ki se nanašajo na preskušanje električnih, mehanskih in ognjevzdržnih lastnosti oplaščenja. Zelo sistematično, v obliki preglednice, je podan seznam najbolj razširjenih materialov na tem področju iz skupine termoplastov, termo elastomerov in zamreženih elastomerov Drugo poglavje knjige je v celoti posvečeno poliolefinom, tj. polipropilenu in polietilenu, ki sta najbolj razširjena termoplastična materiala v kabelski tehniki. Na kratko je predstavljena struktura materialov in lastnosti, ki so pomembne v gradnji oplaščenja električnih vodnikov. Tretje poglavje obravnava termoplastične poliuretane - TPU, katerih mehanske lastnosti so nekje med termoplasti in zamreženimi elastomeri. Materiale skupine TPU uporabljamo za aplikacije, pri katerih je vodnik izpostavljen nizkim temperaturam, ker imajo temperaturo fazne premene globoko pod 0 oC, običajno okrog -50 oC. Podobno kakor termoplasti tudi materiali skupine TPU omogočajo recikliranje. Temu vprašanju je posvečeno zadnje poglavje. Kabelske povezave so dobile novo dimenzijo z razvojem telekomunikacij, pri katerih so zahteve precej ostrejše od tistih za prenos električne energije. Tem vprašanjem je namenjeno četrto poglavje. V posebnem podpoglavju je obravnavana 0 jgnnatafcflMliflilrSO | ^BSfirTMlliC | stran 710 zaščita optičnih kablov, ki na področju telekomunikacij nezadržno izpodrivajo električne kable. Uporaba termoplastov za zaščito optičnih kablov je vsebina petega poglavja Šesto poglavje obravnava časovno odvisne električne lastnosti polietilena-PE. Posebna pozornost je posvečena spreminjanju elektroprebojnih lastnosti v odvisnosti od časa, ki jih pospešuje difundirana voda in proces oksidacije. Na koncu poglavja je podanih nekaj empiričnih postopkov napovedovanja dobe trajanja oplaščenja. V nasprotju z drugimi poglavji, pri katerih ni seznama literature, je v tem poglavju navedenih 37 referenc, kar je lep skupek dodatne strokovne literature na tem področju. Podzemeljska izvedba visokonapetostnih omrežij zahteva kable s posebno kakovostnim oplaščenjem. Na tem področju se zmeraj bolj uveljavljajo zamreženi polietileni - VPE. Tej problematiki je posvečeno razmeroma kratko sedmo poglavje. Osmo poglavje posega na področje digitalnih in video komunikacij, tj. področje medmrežja in kabelske televizije, ki se počasi združujeta. Za izvedbo komunikacijskih povezav se zato uveljavljajo hibridni kabelski sistemi, sestavljeni iz optičnih in električnih vodnikov. Vzdržnost v ognju pri visokih temperaturah in nestrupenosti odpadnih snovi pri sežigu, sta dve izmed najpomembnejših zahtev, ki jih morajo izpolnjevati materiali za oplaščenje vodnikov. Ta problematika je tema devetega poglavja. Osmo podpoglavje obravnava standardizirane postopke preskušanja gorljivosti materialov, ki jih uporabljamo za oplaščenje vodnikov. Zadnje, deseto poglavje je posvečeno predstavitvi opreme za visokonapetne vodnike. Predstavljeni so izolatorji, ozemljitveni elementi in priključna stikala. Knjigo priporočam vsem, ki se pri svojem delu srečujejo s polimernimi materiali, še posebej dodiplomskim študentom in tistim inženirjem elektro in strojne stroke, ki delajo v elektroindustriji. I. Emri J. Winkler - H. Aurich: Taschenbuch der Technischen Mechanik Zal.: Fachbuchverlag Leipzig / Carl Hanser Verlag Munchen, Wien, 7. izd. 2000. Obseg: format 12,5 x 19,5 cm, 443 strani, 327 slik, 32 preglednic. Cena je 39,80 DEM. Tehnična mehanika je pomemben temeljni predmet vsakega tehniškega izobraževanja na vseh ravneh od poklicnega do univerzitetnega. Predloženi priročnik tehnične mehanike je predvsem namenjen Strokovna literatura - Professional Literature študentom višješolskega, visokošolskega strokovnega in univerzitetnega študija strojništva. Vsekakor je tudi dobrodošel pripomoček inženirjem v praksi, ki se z reševanjem strokovnih nalog srečujejo s problemi, povezanimi z mehaniko. V priročniku so v strnjeni besedni in slikovni obliki razloženi pojmi in zakoni s področja mehanike, ki so ponazorjeni s tipičnimi numeričnimi primeri. Prav zaradi slednjega menim, da publikacija že kar presega naslov priročnika. Zaradi rešenih primerov je razumljivost formul sicer večja, poveča pa se obseg publikacije. Besedni del je toliko obsežen, da omogoča osvežiti že morda nekoliko pozabljeno učno snov mehanike. Zato ga v nekem pomenu lahko štejemo za repetitorij mehanike. V zadnjem poglavju, imenovanem dodatek, so v številnih preglednicah podane številčne vrednosti veličin, ki so nujno potrebne za konkretno reševanje problemov, povezanih z mehaniko. Celotna snov je razdeljena v naslednja poglavja: statika, trdnost, kinematika in kinetika ter mehanska nihanja. Da je priročnik resnično dobro sprejet pri uporabnikih, potrjuje tudi tokratna sedma izdaja. Poglobljeno znanje lahko uporabnik pridobi v literaturi, ki je navedena ob koncu priročnika. Kakor je za priročnike običaj, ga končuje stvarno kazalo, ki omogoča lažje iskanje posameznih vsebin. Priročnik je primeren za vse, ki so pri svojem izobraževanju in delu kakorkoli povezani z mehaniko. J. Stropnik M.Mayr: Mechanik Training Zal.: Carl Hanser Verlag Miinchen, Wien, 2 pred. izd. 2000. Obseg: format 16 x 23 cm, 220 strani, 305 slik. Cena je 29, 80 DEM K učbeniku Tehnična mehanika je avtor M.Mayer pripravil še zbirko nalog. Ta druga izdaja, imenovana urjenje mehanike, je krepko predelana in vsebuje skupaj 125 nalog. Vse naloge so v celoti rešene in pojasnjene z obširno razlago. V zbirki avtor razlikuje primere za vajo od primerov, ki so bili na izpitih. Tako študent lahko oceni, kakšne zahtevnostne ravni bodo naloge na izpitu. Primere izpitnih nalog je avtor razvrstil v štiri zahtevnostne stopnje. Ob koncu vsakega poglavja iz mehanike so tako podane izpitne naloge, in sicer za vsako zahtevnostno stopnjo po nekaj nalog. Naloge prve zahtevnostne stopnje so sorazmerno kratke in zahtevajo izračunavanje osnovnih zadev, pri katerih so postopki praviloma znani. Z višanjem zahtevnostne stopnje se večata tudi zahtevnost in obseg naloge. Tako so naloge četrte zahtevnostne stopnje sorazmerno zahtevne in terjajo od študenta celovito znanje, kakor je vrednotenje dobljenih rezultatov, njihovo analizo in načrtovanje. Naloge so v zbirki razvrščene v tri področja: statiko z 48 nalogami, kinematiko, kinetiko in nihanja s 37 nalogami in nauk o trdnosti s 40 nalogami. Skupna značilnost obravnavanih nalog iz mehanike je, da so iz neposredne tehnične prakse ali v povezavi s preživljanjem prostega časa. Na ta način je nalogam zagotovljena aktualnost, kar je nedvomno spodbuda za bolj zavzeto reševanje posameznih nalog. Naloge so zasnovane že kot majhni projekti, iz katerih si mora študent znati pripraviti računski model, ga nato matematično popisati in konkretno ovrednotiti. Zaradi te praktične naravnanosti nalog bo zbirka koristila tudi praktikom, saj je s potekom reševanja posamezne naloge podan tudi vzorec za reševanje enakih ali podobnih praktičnih nalog. Zbirko končuje tematsko kazalo, ki omogoča iskanje nalog po posameznih temah. Zaradi opisane konkretnosti nalog je zbirka namenjena v prvi vrsti študentom strojništva visokih strokovnih šol, prav pa bo prišla tudi študentom univerzitetnega študija in praktikom. Predvsem naloge najnižje zahtevnostne stopnje so primerne tudi za študente višjih šol in dijake strojnih srednjetehniških šol. J. Stropnik stran 711 I^BSSIfTMlGC © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,712-714 © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,712-714 ISSN 0039-2480 ISSN 0039-2480 Osebne vesti Personal Events Osebne vesti Personal Events Prof. Boris ^ernigoj - 85 let Dne 2. oktobra 2000 je praznoval svojo 85-letnico prof. Boris Černigoj. Jubilant se je rodil v Innsbrucku, maturiral v Ljubljani, prva dva letnika univerzitetnega študija opravil v Ljubljani, nadaljeval študij na zagrebškem Vseučilišču, kjer je ob izbruhu druge svetovne vojne diplomiral za strojnega inženirja. Kmalu po diplomi leta 1941 ga je za rednega asistenta izbral prof. Feliks Lobe, predstojnik tedanjega Zavoda za strojništvo Tehnične fakultete Univerze v Ljubljani. S tem je bila začrtana slavljenčeva uspešna pot visokošolskega pedagoga. Ena od njegovih prvih nalog je bila pomagati predstojniku prof. Lobetu novo zgrajeno in še ne povsem opremljeno stavbo Zavoda za strojništvo čim bolj nepoškodovano spraviti skozi viharna leta druge svetovne vojne. Takoj po koncu vojne je bil v Ljubljani uveden popolni študij strojništva, stavba Zavoda za strojništvo (sedanja “stara stavba Fakultete za strojništvo”) je bila dokončno opremljena in slovesno odprta leta 1946; kmalu za tem je bil prof. Černigoj imenovan za docenta za predmet “Parni batni stroji in parne turbine”. Tej usmeritvi je ostal zvest vse svoje življenje. Za izrednega profesorja je bil imenovan leta 1957, za rednega profesorja Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani pa leta 1968. Na Fakulteti za strojništvo je bil večkrat prodekan in v letih 1971 do 1973 njen dekan. V okviru fakultete in v okviru univerze je vrsto let opravljal tudi druge pomembne funkcije. Zveza strojnih in elektrotehničnih inženirjev in tehnikov tedanje Jugoslavije ga je leta 1956 imenovala za zaslužnega člana, Zveza inženirjev in tehnikov Slovenije pa leta 1972 za svojega častnega člana. Leta 1980 je odšel v pokoj in za svoje delo prejel visoko državno odličje “Red dela z zlatim vencem”. Odlikovanje je prišlo v prave roke, za prof. Černigoja je mogoče napisati, da ga je s svojim vzornim delom in s svojim osebnim zgledom vsekakor zaslužil. Prof. Boris Černigoj pripada pionirski generaciji slovenskih visokošolskih pedagogov, ki so vzgajali prve generacije diplomiranih strojnih inženirjev in jih zelo dobro pripravili za hiter razvoj slovenske termoenergetike po drugi svetovni vojni. Jubilant je to nalogo izpolnil vzorno, znal je poklic visokošolskega učitelja v pravi meri povezati s svojim znanstvenim in svojim zelo kakovostnim strokovnim delom. Prof. Černigoj je v svojem času projektiral, konstruiral in izvedel več konstrukcij zelo raznovrstnih strojev in naprav, vendar pa je njegova ljubezen veljala predvsem toplotnim pogonskim strojem. Strokovno je pomagal skoraj pri vseh slovenskih termoelektrarnah in aktivno sodeloval pri postavitvi prvih plinskih postrojev v Sloveniji. Kot visokošolski učitelj je napisal vrsto učbenikov in drugih strokovnih ter znanstvenih publikacij. Tu naj bodo omenjeni le knjiga “Parne turbine”, ki je izšla leta 1956 pri Državni založbi Slovenije, članek o plinskih turbinah, ki je izšel leta 1958 v reviji Strojniški vestnik, in knjiga “Osnove plinskih turbin” je bila tiskana leta 1967 pri Univerzitetni založbi. Njegova posebna ljubezen je veljala prav plinskim turbinam, in to že tedaj, ko so bile plinske turbine ne samo pri nas, ampak tudi v svetu še redek pojav. Zelo aktivno je bilo tudi njegovo sodelovanje na področju slovenske strokovne terminologije pri Splošnem tehniškem slovarju in pri Slovarju slovenskega knjižnega jezika. Prof. Boris Černigoj je ostal tudi po upokojitvi leta 1980 zvest svojim toplotnim strojem. V pokoju je napisal nekaj nadaljnjih učbenikov s tega področja, ki so še dandanes v uporabi med študenti na univerzi in med inženirji - energetiki v industriji. V zadnjih letih je v slovenščino prevedel najpomembnejše mednarodne standarde na področju parnih kotlov in parnih turbin. Sočasno je pripravljal in izdal nemško-slovenski in slovensko-nemški strojniški slovar, oba sta doživela več ponatisov. Letos, ko jubilant praznuje svojo 85-letnico, je izšel na 190 straneh njegov zelo uporaben angleško-slovenski slovar za študente strojništva. S tem slovarjem šteje njegova bibliografja 51 tiskanih enot. Prof. Černigoj je rojen pedagog širokih pogledov in bogatega strokovnega znanja. Študentom je bil strog, vendar odličen učitelj, inženirjem v industriji pa vedno dobrodošel strokovni sogovornik in svetovalec. Jubilant je ostal kljub visokim letom čil in prožen. Ne zahaja več v svoje tako ljube mu planine, večkrat tedensko pa ga je mogoče srečati na dolgih sprehodih v ljubljanskem 0 BnnBjfokJ][p)l]Olf|i[gO | | ^SsFvWEIK | stran 712 Osebne vesti - Personal Events Tivoliju. Še vedno prihaja na svojo “almo mater” na kavo ali čaj, ki se pogosto spremeni v pravo strokovno debato. Spoštovanemu visokošolskemu učitelju, priznanemu strokovnjaku in pionirju toplotnih turbinskih strojev v Sloveniji voščijo “še na mnoga leta” njegovi številni učenci iz slovenske industrije in z obeh slovenskih univerz! prof.dr. Matija Tuma In memoriam prof. Miroslav Pe~ornik Dne 9. februarja 2000 je umrl redni profesor Miroslav Pečornik, dipl.inž. upokojeni prof. Tehnične fakultete Univerze na Reki. Rodil se je leta 1908 v Varaždinu, tam je tudi maturiral in se leta 1926 vpisal na elektrotehnično smer strojnogradbenega oddelka Tehniške fakultete Univerze v Zagrebu, kjer je diplomiral leta 1932. Najprej je delal kot volonter v tekstilni tovarni v Varaždinu, kjer se je po odsluženi vojaščini leta 1933 tudi redno zaposlil kot obratni inženir in aktivno sodeloval pri gradnji novih tovarniških obratov. Leta 1935 se je zaposlil v Tovarni vžigalic Drava v Osijeku, leta 1949 je prišel na Inštitut za turbinske stroje Šentvid pri Ljubljani. V letu 1958/59 se je vpisal na podiplomski študij iz predmeta Osnove hidrodinamike na Fakulteti za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani. Leta 1959 se je habilitiral na Fakulteti za rudarstvo, metalurgijo in kemično tehnologijo Univerze v Ljubljani z delom “Hidravlične karakteristike cevovodov s posebnim ozirom na prehodno območje”. Leta 1960 je bil izbran za izrednega profesorja na Strojni fakulteti v Sarajevu, toda tega dela ni nastopil, ker ga je na novo ustanovljena Strojna fakulteta na Reki, sedaj Tehniška fakulteta Univerze na Reki, sprejela za izrednega profesorja za predmeta Hidrodinamika in Osnove hidravličnih strojev. Na Reki je postal redni profesor leta 1968, deloval je v različnih pedagoških, strokovnih in fakultetnih (kot prodekan, dekan) funkcijah do svoje upokojitve leta 1978. Znanstvenoraziskovalna, pedagoška in strokovna dejavnost prof. Pečornika je zelo obsežna in bogata, posebej na področju hidromehanike in termodinamike. Njegov pomemben prispevek je npr. enačba za ugotavljanje koeficienta trenja v prehodnem območju med laminarnim in turbulentnim tokom (Pečornikova enačba, glej Strojniški priročnik - 1981, stran 158). Bil je tudi izvrsten voditelj, ki je deloval v vseh dejavnostih na fakulteti, odličen predavatelj in zelo priljubljen med študenti in kolegi. Napisal je dva univerzitetna učbenika, a zelo se je trudil tudi s prevajanjem in urejevanjem Krautovega Strojniškega priročnika za hrvaško izdajo. Bil je tudi prizadeven sodelavec naše revije. prof.dr. Peter Novak Magisteriji, diplome MAGISTERIJI Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru je dne 8. septembra 2000 Zoran Pšeničnik z uspehom zagovarjal svoje magistrsko delo z naslovom: “Prispevek k razvoju sistema za diagnostiko elementov zobniškega pogona viličarja”. S tem je navedeni kandidat dosegel akademsko stopnjo magistra tehničnih znanosti. DIPLOMIRALI SO Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so pridobili naziv univerzitetni diplomirani inženir strojništva: dne 11. septembra 2000: Robert BERGANT Aleš BREZOVAR, Mihael DEBEVEC, Dušan DROBNIČ, Matija JEZERŠEK, Jure KLEMENČIČ, Mitja MORI, Branko PODEŠVA, Matevž SEDEJ, Boštjan STOPAR, Viktor ZALETELJ; dne 28. septembra 2000: Vlado DREKONJA, Peter MEŽNAR, Gregor PODLIPNIK, Aljaž PODRŽAJ, Natalija ZUPAN; dne 29. septembra 2000: Maja ČANŽEK, Primož KAVČIČ, Janez PARADIŽ, Primož TORI, Miha VILHAR, Matjaž ŽAGAR. Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru so pridobili naziv univerzitetni diplomirani inženir strojništva: dne 31. avgusta 2000: David GERŠAK, Tomaž JUREČKO; dne 21. septembra 2000: Boris ČUJEŽ, Aleš OSRAJNIK, Boštjan TAŠNER, Darko TIČIČ, Božidar VELIKONJA; dne 28. septembra 2000: Simon CIGUT, Aleš JUG. * gfin^OtJJIMISCSD 00-10 stran 713 |^BSSITIMIGC Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so pridobili naziv diplomirani inženir strojništva: dne 7. septembra 2000: Dean COTIČ, TomažDEMŠAR, UrošDOLINAR, Roman HEUFFEL, Fran KODRE, Tomaž LENARČIČ, Stojan MIHELJ, Marjan POGRAJC, Marino PRODAN, Damijan SEGULIN, Janez ŠILC, Boštjan ZUPANC; dne 8. septembra 2000: Igor CMPERMAN, Janko ERKLAVEC, Bojan GORJANC, Tomaž HABINC, Marko KOS, Klemen KRALJ, Marijan PAVLIC, Božidar RUSTJA, Mitja SKOK, Janez STRAŽIŠČAR. Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru so pridobili naziv diplomirani inženir strojništva: dne 31. avgusta 2000: Aleksander MESARIC, Zvonko ROZMANIČ, Franc SMERKOLJ; dne 21. septembra 2000: Dušan BOSILJ, Drago CAPL, Borut GODEC, Silvo JOST, Mihael KUKOVEC, Danijel MAJCENOVIČ, Peter MAJHENIČ, Kristian MARKO, Luka SIMONČIČ, Boštjan ŠTIGLIC; dne 28. septembra 2000: Marko KLINC, Aleksander MAVER, Matej SEVČNIKAR, Maks VREČER * Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani je pridobil naziv inženir strojništva: dne 8. septembra 2000: Boštjan DEMŠAR. Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru so pridobili naziv inženir strojništva: dne 21. septembra 2000: Peter COKAN, Srečko FRUMEN, Miha JURJOVIČ, Zlatko PASKA, Bernard PRAPERTNIK; dne 28. septembra 2000: Rok DOLINŠEK Jože MANDL. 0 BnnBjfokJ][p)l]Olf|i[gO | | ^SSfiFlMlGC | stran 714 © Strojni{ki vestnik 46(2000)10,715-716 ISSN 0039-2480 Navodila avtorjem © Journal of Mechanical Engineering 46(2000)10,715-716 ISSN 0039-2480 Instructions for Authors Navodila avtorjem Instructions for Authors Članki morajo vsebovati: - naslov, povzetek, besedilo članka in podnaslove slik v slovenskem in angleškem jeziku, - dvojezične preglednice in slike (diagrami, risbe ali fotografije), - seznam literature in - podatke o avtorjih. Strojniški vestnik izhaja od leta 1992 v dveh jezikih, tj. v slovenščini in angleščini, zato je obvezen prevod v angleščino. Obe besedili morata biti strokovno in jezikovno med seboj usklajeni. Članki naj bodo kratki in naj obsegajo približno 8 tipkanih strani. Izjemoma so strokovni članki, na željo avtorja, lahko tudi samo v slovenščini, vsebovati pa morajo angleški povzetek. Vsebina članka Članek naj bo napisan v naslednji obliki: - Naslov, ki primerno opisuje vsebino članka. - Povzetek, ki naj bo skrajšana oblika članka in naj ne presega 250 besed. Povzetek mora vsebovati osnove, jedro in cilje raziskave, uporabljeno metodologijo dela,povzetek rezulatov in osnovne sklepe. - Uvod, v katerem naj bo pregled novejšega stanja in zadostne informacije za razumevanje ter pregled rezultatov dela, predstavljenih v članku. - Teorija. - Eksperimentalni del, ki naj vsebuje podatke o postavitvi preskusa in metode, uporabljene pri pridobitvi rezultatov. - Rezultati, ki naj bodo jasno prikazani, po potrebi v obliki slik in preglednic. - Razprava, v kateri naj bodo prikazane povezave in posplošitve, uporabljene za pridobitev rezultatov. Prikazana naj bo tudi pomembnost rezultatov in primerjava s poprej objavljenimi deli. (Zaradi narave posameznih raziskav so lahko rezultati in razprava, za jasnost in preprostejše bralčevo razumevanje, združeni v eno poglavje.) - Sklepi, v katerih naj bo prikazan en ali več sklepov, ki izhajajo iz rezultatov in razprave. - Literatura, ki mora biti v besedilu oštevilčena zaporedno in označena z oglatimi oklepaji [1] ter na koncu članka zbrana v seznamu literature. Vse opombe naj bodo označene z uporabo dvignjene številke1. Oblika članka Besedilo naj bo pisano na listih formata A4, z dvojnim presledkom med vrstami in s 3 cm širokim robom, da je dovolj prostora za popravke lektorjev. Najbolje je, da pripravite besedilo v urejevalnilku Microsoft Word. Če uporabljate kakšen drug urejevalnik besedil, prosimo, da besedilo konvertirate v navadno ASCII (tekstovno) obliko. Hkrati dostavite odtis članka na papirju, vključno z vsemi slikami in preglednicami ter identično kopijo v elektronski obliki. Prosimo, da ne uporabljate urejevalnika LaTeX, saj program, s katerim pripravljamo Strojniški vestnik, ne uporablja njegovega formata. V urejevalniku LaTeX oblikujte grafe, preglednice in enačbe in jih stiskajte na kakovostnem laserskem tiskalniku, da jih bomo lahko presneli. Enačbe naj bodo v besedilu postavljene v ločene vrstice in na desnem robu označene s tekočo številko v okroglih oklepajih Enote in okrajšave V besedilu, preglednicah in slikah uporabljajte le standardne označbe in okrajšave SI. Simbole fizikalnih veličin v besedilu pišite poševno (kurzivno), (npr. v, T, n itn.). Simbole enot, ki sestojijo iz črk, pa pokončno (npr. ms 1, K, min, mm itn.). Papers submitted for publication should comprise: - Title, Abstract, Main Body of Text and Figure Captions in Slovene and English, - Bilingual Tables and Figures (graphs, drawings or photographs), - List of references and - Information about the authors. Since 1992, the Journal of Mechanical Engineering has been published bilingually, in Slovenian and English. The two texts must be compatible both in terms of technical content and language. Papers should be as short as possible and should on average comprise 8 typed pages. In exceptional cases, at the request of the authors, speciality papers may be written only in Slovene, but must include an English abstract. The format of the paper The paper should be written in the following format: - A Title, which adequately describes the content of the paper. - An Abstract, which should be viewed as a miniversion of the paper and should not exceed 250 words. The Abstract should state the principal objectives and the scope of the investigation, the methodology employed, summarize the results and state the principal conclusions. - An Introduction, which should provide a review of recent literature and sufficient background information to allow the results of the paper to be understood and evaluated. - A Theory - An Experimental section, which should provide details of the experimental set-up and the methods used for obtaining the results. - A Results section, which should clearly and concisely present the data using figures and tables where appropriate. - A Discussion section, which should describe the relationships and generalisations shown by the results and discuss the significance of the results making comparisons with previously published work. (Because of the nature of some studies it may be appropriate to combine the Results and Discussion sections into a single section to improve the clarity and make it easier for the reader.) - Conclusions, which should present one or more conclusions that have been drawn from the results and subsequent discussion. - References, which must be numbered consecutively in the text using square brackets [1] and collected together in a reference list at the end of the paper. Any footnotes should be indicated by the use of a superscript1. The layout of the text Texts should be written in A4 format, with double spacing and margins of 3 cm to provide editors with space to write in their corrections. Microsoft Word for Windows is the preferred format for submission. If you use another word processor, please convert to normal ASCII (text) format. One hard copy, including all figures, tables and illustrations and an identical electronic version of the manuscript must be submitted simultaneously. Please do not use a LaTeX text editor, since this is not compatible with the publishing procedure of the Journal of Mechanical Engineering. Graphs, tables and equations in LaTeX may be supplied in good quality hard-copy format, so that they can be copied for inclusion in the Journal. Equations should be on a separate line in the main body of the text and marked on the right-hand side of the page with numbers in round brackets. Units and abbreviations Only standard SI symbols and abbreviations should be used in the text, tables and figures. Symbols for physical quantities in the text should be written in Italics (e.g. v, T, n , etc.). Symbols for units that consist of letters should be in plain text (e.g. ms-1, K, min, mm, etc.). stran 715 Strojni{ki vestnik - Journal of Mechanical Engineering Vse okrajšave naj bodo, ko se prvič pojavijo napisane v celoti, npr. časovno spremenljiva geometrija (ČSG , . Slike Slike morajo biti zaporedno oštevilčene in označene, v besedilu in podnaslovu, kot sl. 1, sl. 2 itn. Posnete naj bodo v kateremkoli od razširjenih formatov, npr. BMP, JPG, GIF. Za pripravo diagramov in risb priporočamo CDR format (CorelDraw), saj so slike v njem vektorske in jih lahko pri končni obdelavi preprosto povečujemo ali pomanjšujemo. Pri označevanju osi v diagramih, kadar je le mogoče, uporabite označbe veličin (npr. t, v, m itn.), da ni potrebno dvojezično označevanje. V diagramih z več krivuljami, mora biti vsaka krivulja označena. Pomen oznake mora biti pojasnjen v podnapisu slike. Vse označbe na slikah morajo biti dvojezične. Za vse slike po fotografskih posnetkih je treba priložiti izvirne fotografije ali kakovostno narejen posnetek. V izjemnih primerih so lahko slike tudi barvne. Preglednice Preglednice morajo biti zaporedno oštevilčene in označene, v besedilu in podnaslovu, kot preglednica 1, preglednica 2 itn. V preglednicah ne uporabljajte izpisanih imen veličin, ampak samo ustrezne simbole, da se izognemo dvojezični podvojitvi imen. K fizikalnim veličinam, npr. t (pisano poševno), pripišite enote (pisano pokončno) v novo vrsto brez oklepajev. Vsi podnaslovi preglednic morajo biti dvojezični. Seznam literature Vsa literatura mora biti navedena v seznamu na koncu članka v prikazani obliki po vrsti za revije, zbornike in knjige: [1] Tarng, Y.S., Y.S. Wang (1994) A new adaptive controler for constant turning force. Int J Adv Manuf Technol 9(1994) London, pp. 211-216. [2] Čuš, F., J. Balič (1996) Rationale Gestaltung der organisatorischen Ablaufe im Werkzeugwesen. Proceedings of International Conference on Computer Integration Manufacturing Zakopane, 14.-17. maj 1996. [3] Oertli, PC. (1977) Praktische Wirtschaftskybernetik. Carl Hanser Verlag Minchen. Podatki o avtorjih Članku priložite tudi podatke o avtorjih: imena, nazive, popolne poštne naslove, številke telefona in faksa ter naslove elektronske pošte. Sprejem člankov in avtorske pravice Uredništvo Strojniškega vestnika si pridržuje pravico do odločanja o sprejemu članka za objavo, strokovno oceno recenzentov in morebitnem predlogu za krajšanje ali izpopolnitev ter terminološke in jezikovne korekture. Avtor mora predložiti pisno izjavo, da je besedilo njegovo izvirno delo in ni bilo v dani obliki še nikjer objavljeno. Z objavo preidejo avtorske pravice na Strojniški vestnik. Pri morebitnih kasnejših objavah mora biti SV naveden kot vir. Rokopisi člankov ostanejo v arhivu SV Vsa nadaljnja pojasnila daje: Uredništvo STROJNIŠKEGA VESTNIKA p.p. 197/IV 1001 Ljubljana Telefon: (061) 1771-428 Telefaks: (061) 218-567 E-mail: strojniski.vestnik@fs.uni-lj.si All abbreviations should be spelt out in full on first appearance, e.g., variable time geometry (VTG). Figures Figures must be cited in consecutive numerical order in the text and referred to in both the text and the caption as Fig. 1, Fig. 2, etc. Figures may be saved in any common format, e.g. BMP, GIF, JPG. However, the use of CDR format (CorelDraw) is recommended for graphs and line drawings, since vector images can be easily reduced or enlarged during final processing of the paper. When labelling axes, physical quantities, e.g. t, v, m, etc. should be used whenever possible to minimise the need to label the axes in two languages. Multi-curve graphs should have individual curves marked with a symbol, the meaning of the symbol should be explained in the figure caption. All figure captions must be bilingual. Good quality black-and-white photographs or scanned images should be supplied for illustrations. In certain circumstances, colour figures may be considered. Tables Tables must be cited in consecutive numerical order in the text and referred to in both the text and the caption as Table 1, Table 2, etc. The use of names for quantities in tables should be avoided if possible: corresponding symbols are preferred to minimise the need to use both Slovenian and English names. In addition to the physical quantity, e.g. t (in Italics), units (normal text), should be added in new line without brackets. All table captions must be bilingual. The list of references References should be collected at the end of the paper in the following styles for journals, proceedings and books, respectively: [1] Tarng, Y.S., Y.S. Wang (1994) A new adaptive controler for constant turning force. Int J Adv Manuf Technol 9(1994) London, pp. 211-216. [2] Čuš, F., J. Balič (1996) Rationale Gestaltung der organisatorischen Ablaufe im Werkzeugwesen. Proceedings of International Conference on Computer Integration Manufacturing Zakopane, 14.-17. maj 1996. [3] Oertli, PC. (1977) Praktische Wirtschaftskybernetik. Carl Hanser Verlag Minchen. Author information The following information about the authors should be enclosed with the paper: names, complete postal addresses, telephone and fax numbers and E-mail addresses. Acceptance of papers and copyright The Editorial Committee of the Journal of Mechanical Engineering reserves the right to decide whether a paper is acceptable for publication, obtain professional reviews for submitted papers, and if necessary, require changes to the content, length or language. Authors must also enclose a written statement that the paper is original unpublished work, and not under consideration for publication elsewhere. On publication, copyright for the paper shall pass to the Journal of Mechanical Engineering. The JME must be stated as a source in all later publications. Papers will be kept in the archives of the JME. You can obtain further information from: Editorial Board of the JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING P.O.Box 197/IV 1001 Ljubljana, Slovenia Telephone: +386 (0)61 1771-428 Fax: +386 (0)61 218-567 E-mail: strojniski.vestnik@fs.uni-lj.si 0 &nnBjfokJ][p)l]Olf|i[gO | | ^SSfiflMlGC | stran 716