Razvoj i implementacija digitalnog blizanca izmjenjivača topline temeljnog na matematičkom modelu

diplomski rad

• Naslov (engleski): Development and implementation of heat exchanger mathematical model-based digital twin
• Autor: Ervin Šeperović
• Mentor: Ante Marušić (mentor)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2025-02-10, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Strojarstvo; Procesno energetsko strojarstvo

Sažetak

Digitalni blizanci zauzimaju sve značajnije mjesto u industriji, omogućujući prediktivno održavanje, optimizaciju performansi i povećanje pouzdanosti sustava. Ovaj rad usmjeren je na razvoj i implementaciju digitalnog blizanca izmjenjivača topline kapaciteta do 10 kW. Cilj rada je stvoriti funkcionalan sustav koji može analizirati i optimizirati rad izmjenjivača topline korištenjem senzorskih podataka, što omogućuje efikasnije analiziranje procesa izmjene topline. Razvoj digitalnog blizanca počinje izradom detaljnog matematičkog modela koji opisuje fizikalne procese prijenosa topline unutar pločastog izmjenjivača. Implementacija modela izvršena je pomoću mikrokontrolera Raspberry Pi 4, koji omogućuje obradu senzorskih podataka u stvarnom vremenu i njihovu integraciju u simulacijsko okruženje. Hardverska arhitektura sustava uključuje i senzore temperature, koji osiguravaju kontinuirano praćenje uvjeta rada izmjenjivača. Softverska komponenta izrađena je u programskim jezicima Python i C, omogućujući akviziciju podataka, njihovu analizu i prediktivne simulacije rada sustava. Tako razvijen digitalni blizanac procesa validiran je na razvijenom eksperimentalnom sustavu.

Sažetak (engleski)

Digital twins are taking an increasingly important place in the industry, enabling predictive maintenance, performance optimization and increased system reliability. This work is focused on the development and implementation of a digital twin heat exchanger with a capacity of up to 10 kW. The goal of the work is to create a functional system that can analyze and optimize the operation of the heat exchanger using sensor data, which enables a more efficient analysis of the heat exchange process. The development of the digital twin begins with the creation of a detailed mathematical model that describes the physical processes of heat transfer inside the plate heat exchanger. The implementation of the model was carried out using the Raspberry Pi 4 microcontroller, which enables the processing of sensor data in real time and their integration into the simulation environment. The hardware architecture of the system also includes temperature sensors, which ensure continuous monitoring of the exchanger's operating conditions. The software component was created in Python and C programming languages, enabling data acquisition, their analysis and predictive simulations of system operation. The thus developed digital twin of the process was validated on the developed experimental system.

• Ključne riječi: digitalni blizanac; izmjenjivač topline; Raspberry Pi
• Ključne riječi (engleski): digital twin; heat exchanger; Raspberry Pi 4
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:724513
• Studijski program: Naziv: Strojarstvo; smjerovi: Konstrukcijski smjer, Procesno-energetski smjer, Proizvodni smjer, Inženjersko modeliranje i računalne simulacije, Brodostrojarski smjer, Industrijsko inženjerstvo i menadžment, Inženjerstvo materijala, Mehanika i robotika, Autonomni sustavi i računalna inteligencija, Mehatronika i robotika; Smjer: Procesno-energetski smjer; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (mag. ing. mech.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2025-02-07 12:44:44