Autor(i):
M. Jelemenský
Názov:
Optimal Control of Membrane Processes in the Presence of Fouling
Škola:
ÚIAM FCHPT STU v Bratislave
Rok:
2016
Kľúčové slovo(á):
Dynamická optimalizácia, Pontrjaginov princíp minima, membránové separačné procesy, zanášanie membrány, optimálne riadenie
Adresa:
Radlinského 9, 812 37 Bratislava
Dátum:
24.08.2016
Jazyk:
angličtina
Anotácia:
Táto práca sa zaoberá optimálnym riadením membránových procesov. Konkrétne, zamerali sme sa na optimálnu prevádzku vsádzkových membránových diafiltračných procesov s~uvažovaním zanášania membrány. Diafiltrácia je metóda na separáciu dvoch alebo viacerých zložiek na základe rozdielu veľkosti častíc z~roztoku. Cieľom je zvýšenie koncentrácie cenných zložiek a zároveň zníženie koncentrácie nečistôt. Cieľom je zistiť režim pridávania rozpúšťadla do nádrže na dosiahnutie koncových koncentrácií v~minimálnom čase. Použitím Pontrjaginovho princípu minima sme problém časovo optimálneho riadenia vyriešili analyticky. Použitím analytického prístupu sme schopní zistiť štruktúru optimálneho pridávania rozpúšťadla ako sekvenciu oblúkov. V~práci sa diskutuje o~dvoch prípadoch. V~prvom prípade budeme uvažovať, že počas zanášania dochádza k~upchaniu póroch na membráne, a teda k~zmenšovaniu jej plochy. V~takomto prípade získame iba štruktúru riadenia, ale jednotlivé časové intervaly medzi sekvenciami je potrebné získať numericky ako riešenie jednoduchého optimalizačného problému. V~druhom prípade uvažujeme, že zanášanie postupne znižuje prietok permeátu. Štruktúra optimálného riadenia je exaktne (analyticky) určená s~predpísanými časovými intervalmi a riadením na každom intervale. Teoretické výsledky je možné aplikovať na rôzne druhy zanášacích modelov. V~prípadových štúdiách sme vykonali porovnanie medzi optimálnou a tradičnou prevádzkou na demonštráciu zlepšenia existujúceho stavu.
Školiteľ:
prof. Ing. Miroslav Fikar, DrSc.
CRZP:
http://www.crzp.sk/crzpopacxe/openURL?crzpID=35342&crzpSigla=stubratislava

Kategória publikácie:
DAI – Dizertačné a habilitačné práce
Oddelenie:
OIaRP
Vložil/Upravil:
Ing. Martin Jelemenský, PhD.
Posledná úprava:
25.8.2016 11:30:46

Plný text:
1751.pdf (931.2 kB)

BibTeX:
@phdthesis{uiam1751,
author={M. Jelemensk\'y},
title={Optimal Control of Membrane Processes in the Presence of Fouling},
school={\'UIAM FCHPT STU v Bratislave},
year={2016},
keyword={Dynamick\'a optimaliz\'acia, Pontrjaginov princ\'ip minima, membr\'anov\'e separa\v{c}n\'e procesy, zan\'a\v{s}anie membr\'any, optim\'alne riadenie},
address={Radlinsk\'eho 9, 812 37 Bratislava},
month={24.08.2016},
annote={T\'ato pr\'aca sa zaober\'a optim\'alnym riaden\'im membr\'anov\'ych procesov. Konkr\'etne, zamerali sme sa na optim\'alnu prev\'adzku vs\'adzkov\'ych membr\'anov\'ych diafiltra\v{c}n\'ych procesov s~uva\v{z}ovan\'im zan\'a\v{s}ania membr\'any. Diafiltr\'acia je met\'oda na separ\'aciu dvoch alebo viacer\'ych zlo\v{z}iek na z\'aklade rozdielu ve\v{l}kosti \v{c}ast\'ic z~roztoku. Cie\v{l}om je zv\'y\v{s}enie koncentr\'acie cenn\'ych zlo\v{z}iek a z\'arove\v{n} zn\'i\v{z}enie koncentr\'acie ne\v{c}ist\^ot. Cie\v{l}om je zisti\v{t} re\v{z}im prid\'avania rozp\'u\v{s}\v{t}adla do n\'adr\v{z}e na dosiahnutie koncov\'ych koncentr\'aci\'i v~minim\'alnom \v{c}ase. Pou\v{z}it\'im Pontrjaginovho princ\'ipu minima sme probl\'em \v{c}asovo optim\'alneho riadenia vyrie\v{s}ili analyticky. Pou\v{z}it\'im analytick\'eho pr\'istupu sme schopn\'i zisti\v{t} \v{s}trukt\'uru optim\'alneho prid\'avania rozp\'u\v{s}\v{t}adla ako sekvenciu obl\'ukov. V~pr\'aci sa diskutuje o~dvoch pr\'ipadoch. V~prvom pr\'ipade budeme uva\v{z}ova\v{t}, \v{z}e po\v{c}as zan\'a\v{s}ania doch\'adza k~upchaniu p\'oroch na membr\'ane, a teda k~zmen\v{s}ovaniu jej plochy. V~takomto pr\'ipade z\'iskame iba \v{s}trukt\'uru riadenia, ale jednotliv\'e \v{c}asov\'e intervaly medzi sekvenciami je potrebn\'e z\'iska\v{t} numericky ako rie\v{s}enie jednoduch\'eho optimaliza\v{c}n\'eho probl\'emu. V~druhom pr\'ipade uva\v{z}ujeme, \v{z}e zan\'a\v{s}anie postupne zni\v{z}uje prietok perme\'atu. {\v{S}}trukt\'ura optim\'aln\'eho riadenia je exaktne (analyticky) ur\v{c}en\'a s~predp\'isan\'ymi \v{c}asov\'ymi intervalmi a riaden\'im na ka\v{z}dom intervale. Teoretick\'e v\'ysledky je mo\v{z}n\'e aplikova\v{t} na r\^ozne druhy zan\'a\v{s}ac\'ich modelov. V~pr\'ipadov\'ych \v{s}t\'udi\'ach sme vykonali porovnanie medzi optim\'alnou a tradi\v{c}nou prev\'adzkou na demon\v{s}tr\'aciu zlep\v{s}enia existuj\'uceho stavu.},
supervisor={prof. Ing. Miroslav Fikar, DrSc.},
url={https://www.uiam.sk/assets/publication_info.php?id_pub=1751}
}