Simterm 2013-Book of Abstracts

143
B B O O O O K K O O F F A A B B S S T T R R A A C C T T S S 16 th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22 – 25, 2013 University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Society of Thermal Engineers of Serbia ISBN 978-86-6055-044-8 Publisher: University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 2013

description

energetika

Transcript of Simterm 2013-Book of Abstracts

Page 1: Simterm 2013-Book of Abstracts

BBOOOOKK OOFF AABBSSTTRRAACCTTSS 1166tthh SSyymmppoossiiuumm oonn TThheerrmmaall SScciieennccee aanndd EEnnggiinneeeerriinngg ooff SSeerrbbiiaa

SSookkoobbaannjjaa,, SSeerrbbiiaa,, OOccttoobbeerr 2222 –– 2255,, 22001133

UUnniivveerrssiittyy ooff NNiišš,, FFaaccuullttyy ooff MMeecchhaanniiccaall EEnnggiinneeeerriinngg iinn NNiišš SSoocciieettyy ooff TThheerrmmaall EEnnggiinneeeerrss ooff SSeerrbbiiaa

IISSBBNN 997788--8866--66005555--004444--88

PPuubblliisshheerr:: UUnniivveerrssiittyy ooff NNiišš,, FFaaccuullttyy ooff MMeecchhaanniiccaall EEnnggiinneeeerriinngg iinn NNiišš

22001133

Page 2: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia

under title:

“Energy – Ecology – Efficiency”

is organized by:

University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš and

Society of Thermal Engineers of Serbia

Under patronage of the

GOVERNMENT OF THE REPUBLIC OF SERBIA MINISTRY OF EDUCATION, SCIENCE AND TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT

and supported by:

General Sponsor

SERBIAN CHAMBER OF ENGINEERS, Belgrade

Grand Donor

ENERGOPROJEKT ENTEL, Belgrade

Sponsors and Donors

ŠUKOM, Knjaževac

JUGOTERM, Merošina

HERZ, Belgrade

KGH INŽENJERING, Zaječar

FENIKS BB, Niš

MIKOTERM, Niš

RADING, Kraljevo

TROX TECHNIK, Belgrade

VIA OCEL, Belgrade

RADIJATOR INŽENJERING, Kraljevo

WILO, Belgrade

HENCO, Belgium

YUTKL, Niš

Page 3: Simterm 2013-Book of Abstracts

ВладаРепубликеСрбије

Министарствопросвете,наукеитехнолошкогразвоја

Инжењерска комора Србије

ENERGOPROJEKT ENTEL

Page 4: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 5: Simterm 2013-Book of Abstracts

v

International Scientific Committee Dr. Gligor Kanevče  [MK]  Dr. Sophia Natalia Boemi  [GR] 

Dr. Slavtcho G. Slavtchev  [BG]  Dr. Dušan Golubović  [BA] 

Dr. Agis M. Papadopoulos  [GR]  Dr. Petar Gvero  [BA] 

Dr. Petar Novak  [SI]  Dr. Maria Ichim  [RO] 

Dr. Neven Duić  [HR]  Dr. Vesna Barišić  [FI] 

Dr. Ljubica Kanevče  [MK]  Dr. Dečan Ivanović  [ME] 

Dr. Sašo Medved  [SI]  Dr. Uroš Karadžić  [ME] 

Dr. Peter Stankov  [BG]  Dr. Gyula Gróf  [HU] 

Dr. Jordan Hristov  [BG]  Dr. Friedrich Dinkelacker  [DE] 

Program Committee Prof. Dr. Mladen Stojiljković  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Prof. Dr. Milan Radovanović  University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering in Belgrade 

Prof. Dr. Simeon Oka  Vinča Institute, Belgrade Prof. Dr. Miroljub Adžić  University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering in Belgrade Prof. Dr. Gradimir Ilić  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Prof. Dr. Bratislav Blagojević  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Prof. Dr. Dragoljub Živković  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Prof. Dr. Velimir Stefanović  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Prof. Dr. Dragoslava Stojiljković  University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering in Belgrade Dr. Predrag Stefanović  Vinča Institute, Belgrade 

Prof. Dr. Dragoslav Šumarac  University of Belgrade, Faculty of Civil Engineering in Belgrade Dr. Miodrag Mesarović  Energoprojekt ENTEL, Belgrade 

Prof. Dr. Dušan Gvozdenac  University of Novi Sad, Faculty of Technical Sciences Prof. Dr. Milun Babić  University of Kragujevac, Faculty of Enginnering Sciences in Kragujevac 

Prof. Dr. Vladan Karamarković  University of Kragujevac, Faculty of Mechanical and Civil Eng. in Kraljevo Dr. Žarko Stevanović  Vinča Institute, Belgrade Prof. Dr. Zoran Stajić  University of Niš, Faculty of Electronic Engineering in Niš Prof. Dr. Miloš Banjac  University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering in Belgrade 

Prof. Dr. Maja Todorović  University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering in Belgrade Prof. Dr. Goran Jankes  University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering in Belgrade 

Honoured Committee Prof. Dr Vlastimir Nikolić,  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Prof. Dr. Dragan Antić,  University of Niš, Faculty of Electronic Engineering in Niš Prof. Dr. Jovan Stepanović,  University of Niš, Faculty of Technology in Leskovac Prof. Dr. Ćemal Dolićanin,  State University of Novi Pazar 

Prof. Dr. Maja Đurović Petrović,  European University, Faculty for International Engineering Management Jaroslav Urošević,  Energoprojekt ENTEL 

Organizing Committee Doc. Dr. Dejan Mitrović  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Doc. Dr. Mirjana Laković  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Prof. Dr. Branislav Stojanović  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Prof. Dr. Mića Vukić  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Doc. Dr. Jelena Janevski  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Prof. Dr. Gordana Stefanović  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Dr. Goran Vučković  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Doc. Dr. Predrag Zivković  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Mr. Dragan Kuštrimović  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Mirko Stojiljković  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš Marko Ignjatović  University of Niš, Faculty of Mechanical Engineering in Niš 

Page 6: Simterm 2013-Book of Abstracts

vi

Disclaimer

The contents of the papers presented in this publication are the sole responsibility of their authors and can in no way be taken to reflect the views of the Organizer. 

Page 7: Simterm 2013-Book of Abstracts

vii

Contents

1. Plenary Session  1

1.01.  Upgrade by an Innovative Installation of Additional Economizer at the 620 MWe Lignite‐Fired Power Plant 

  Vladimir Stevanovic  2

1.02.  The Main Strategic Objectives of the Romanian Energy Sector in National and International Context 

  Maria Ichim  3

1.03.  Integral‐balance Method to Transient Heat, Mass and Momentum Transfer of Integer and Fractional Order 

  Jordan Hristov  4

1.04.  Some Controversial Issues on Energy Sustainability   Miodrag Mesarović  5

1.05.  Ranking Literature Sources for Multidisciplinary Research   Miodrag Mesarović  6

2. Technologies and Plants  7

2.01.  Design of a bulb turbine stay vane and runner for the small hydro power plant “Grčki mlin’’ near Prokuplje 

  Božidar Bogdanović, Dragica Milenković, Jasmina Bogdanović‐Jovanović, Živan Spasić  8

2.02.  The Use of Preheated Low‐Enriched Air in Downdraft Gasifiers: Energy and Exergy Analysis 

 Rade Karamarković, Vladan Karamarković, Anđela Lazarević, Miljan Marašević, Nenad Stojić  9

2.03.  Energy and exergy analysis of Brayton cycle with working fluid of temperature dependent physical properties 

  Antun Galović, Marija Živić , Mario Holik, Ružica Končić  10

2.04.  Alternative modeling approaches to sulfation reactions of calcium based sorbents injected in the pulverized coal furnace 

 Ivan D. Tomanović, Srđan V. Belošević, Andrijana D. Stojanović, Dragan R. Tucaković, Titoslav V. Živanović  11

2.05.  Energy Consumption of Compressed Air Systems and Potential of Heat Recovery with example 

  Milovan Medojević, Jovan Petrović  12

Page 8: Simterm 2013-Book of Abstracts

viii

2.06.  Analysis of dynamic behaviour of hot water boilers during start up   Milena Todorović, Dragoljub Živković, Marko Mančić, Dragan Milčić  13

2.07.  Technology for manufacturing of turbine parts for micro and mini hydroelectric power plants 

  Dragan Temeljkovski, Stojanče Nusev, Dragana Temeljkovski  14

2.08.  Vertical Limited Fluid Bed for Burning Granulated Bio, Fossil and Waste Fuel in Power Plant Boilers and Conversion of Coal by Biomass 

  Radislav Vujadinović  15

2.09.  Thermal Fatigue of Materials   Dušan Petković, Goran Radenković  16

3. New and Renewable Energy Sources  17

3.01.  Potential Fire Hazards of Renewable Energy ‐ Horizons of Tomorrow   Miloš Banjac, Barbara Vidaković  18

3.02.  Possibilities and Directions for Participation of Available RES in Macedonia with Scenarios for Achieving the 20/20/20 Goal of the EC 

  Mile Dimitrovski  19

3.03.  Optical Design of a Solar Parabolic Concentrator Based on Square Flat Facets   Saša R. Pavlović, Velimir P. Stefanović, Ivan Stojanović, Suad Suljković, Dragan Kuštrimović  20

3.04.  Techno‐economic Analysis of Photovoltaic‐based Stand‐alone Power System for Supply of Metrological Masts’ Equipment 

  Saša Stojković, Vukman Bakić  21

3.05.  Solar Drying of Fruits and Vegetables   Filip Mojsovski  22

3.06.  Comparative Analysis Between Two Methods for Temperature Measurement of PV panels   Uglješa Jovanović, Igor Jovanović, Zoran Petrušić, Dragan Mančić  23

3.07.  Technical and Economic Analysis of Hybrid Wind‐photovoltaic Power System for Supply of Meteorological Masts’ Measuring Equipment 

  Saša Stojković, Vukman Bakić  24

3.08.  Technical Feasibility and Financial Analysis of Hybrid Wind‐photovoltaic System for Supply of One Educational Institution 

  Saša Stojković, Snežana Dragićević  25

3.09.  Current State Wind Energy Utilisation in the Republic of Macedonia   Monika Lutovska, Vladimir Mijakovski, Cvete Dimitrieska, Vangelče Mitrevski  26

3.10.  Agricultural biomass utilization for energy purposes   Dejan Đurović, Branislav Repić, Dragoljub Dakić, Aleksandar Erić, Stevan Nemoda  27

3.11.  Biogas – Overview of the Possibilities for Implementation in the Macedonian Agricultural Sector 

  Dame Dimitrovski, Mile Dimitrovski, Gordana Popsimonova, Done Tashevski  28

3.12.  Utilization of crude glycerol for the production of biofuels   Bojana Danilović, Dragiša Savić, Vlada Veljković  29  

Page 9: Simterm 2013-Book of Abstracts

ix

3.13.  Renewable energy potential in the Rusanda rehabilitation center   Milana Perić, Milovan Medojević  30

3.14.  Guide Vane Position Control of the Mini Hydro Power Plant by Digital Sliding Mode with Additional Integral Action 

  Vladislav Blagojević, Miodrag Stojiljković, Živan Spasić  31

3.15.  Recent Progress in Biomass Pyrolysis/Gasification Technologies   Velimir Stefanović, Andrijana Stojanović, Saša Pavlović  32

4. Mathematical Modeling and Numerical Simulation  33

4.01.  Dimensioning of Underground Vertical Heat Exchangers for Geothermal Heat Pump   Miloš Banjac, Zara Komnenić  34

4.02.  Heat exchangers comparation   Kire Popovski, Igor Andeevski  35

4.03.  Modeling Thermal Processes Using Bond Graphs   Gordana Janevska  36

4.04.  Referent Wind Speed and Turbulence Intensity Estimation and on‐Site Wind Turbines Classification 

  Žarko Stevanović, Nikola Mirkov, Žana Stevanović, Borislav Grubor, Maja Đurović‐Petrović  37

4.05.  Wind Load Modeling and Structural Response of Guyed Mast   Vukman Bakić, Milada Pezo, Gordana Kastratović, Nenad Vidanović  38

4.06.  Numerical Investigation of Thermal Processes in Shell and Tube Heat Exchanger   Mića Vukić, Predrag Živković, Mladen Tomić, Ivan Stojanović  39

4.07.  CFD Analysis of Forced Convection Heat Transfer Cu‐Water Nanofluids in Circular Tube   Kamil Arslan  40

4.08.  Flow Simulation and Noise Prediction in Axial Fans   Altin Dorri  41

4.09.  Numerical Investigation of the Influence of Tip Clearance on Reversible Axial Fan Characteristics 

  Živan Spasić, Božidar Bogdanović, Vladislav Blagojević, Jasmina Bogdanović‐Jovanović  42

4.10.  Review of Critical Heat Flux Predictions 

 Andrijana Stojanović, Vladimir Stevanović, Dragoljub Živković, Milada Pezo, Ivan Tomanović  43

4.11.  Determination of centrifugal pump operating parameters in turbine operating regime   Živojin Stamenković, Jasmina Bogdanović‐Jovanović, Jelena Manojlović  44

4.12.  Euler‐Euler Granular Flow Model Applied on Numerical Simulation of Liquid Fuels Combustion in a Fluidized Bed 

 Stevan Đ. Nemoda, Milica R. Mladenović, Dragoljub V. Dakić, Mirko S. Komatina, Aleksandar M. Erić, Milijana J. Paprika  45

4.13.  A Parametric Study on Correlations for Transport Parameters in Fixed Bed Regenerators   Milan Đorđević, Šefik Bajmak, Marko Mančić  46

4.14.  Numerical Prediction of Drag Coefficient for Lattice Structures   Milada Pezo ,Vukman Bakić, Gordana Kastratović, Nenad Vidanović  47

Page 10: Simterm 2013-Book of Abstracts

x

4.15.  Comparison between the energy integration of processes for 1G/2G ethanol production and bioelectricity 

  Cássia M. Oliveira, Antonio J. G. Cruz, Caliane B. B. Costa  48

4.16.  Mathematical models for evaluating evaporation rates from free water surface of indoor swimming pools 

  Marko Mančić, Dragoljub Živković, Jelena Manojlović, Milena Todorović  49

4.17.  Software for Testing the Heat Transfer and Pressure Drop in Vertical Thermosiphon Reboiler 

  Sonja Stefanov, Dragan Skobalj  50

4.18.  Numerical Simulation of Friction Stir Welding   Miroslav Mijajlović, Dragan Milčić, Miodrag Milčić  51

5. Experimental Investigation of Processes  53

5.01.  Experimental Plant for Testing of Agricultural Biomass Combustion 

 Zoran Čepić, Biljana Miljković, Branka Nakomčić‐Smaragdakis, Nevena Šenk, Dušan Marković  54

5.02.  Investigation of Wood Chips Combustion in Experimental Combustion Chamber   Branislav Stojanović, Jelena Janevski  55

5.03.  Experimental and Numerical Study of Biomass Combustion in 50 kW Cigar Furnace 

 Aleksandar M. Erić, Stevan Đ. Nemoda, Dragoljub V. Dakić, Mirko S. Komatina, Branislav S. Repić  56

5.04.  Experimental and numerical research of thermal processes in the TST tanks with thermal oil and a phase change medium 

  Goran Živković, Nedžad Rudonja, Mirko Komatina, Branislav Repić  57

5.05.  Determining the Theoretical Reliability Functions of the Thermal Power Systems in Power Plant "Nikola Tesla A" 

  Dragan Kalaba, Milan Đorđević, Dušan Adamović  58

5.06.  An Experimental Research of Effects of Adding a Supplementary Component Generated by a Catalytic Reactor on the Combustion of the Primary Fuel at Internal Combustion Engines 

  Miloš Milošević, Jovica Pešić, Boban Nikolić, Miodrag Milenković  59

5.07.  Experimental investigation of flow‐thermal and operating properties of adsorption filter prototype under climate 

  Miomir Raos, Ljiljana Živković, Nenad Živković, Jasmina Radosavljević, Milena Jovanović  60

6. Energy Efficiency in Industry, Civil Engineering, Communal Systems and Traffic  61

6.01.  Survey of Potential Energy Savings in the Building Sector in Serbia and Needed Investments   Maja N. Todorović, Dragoslav M. Šumarac, Radoslav D. Galić  62

6.02.  Heat pump application for hot water production in a hotel   Sofia‐Natalia Boemi, Elli Kyriaki, Thomas Aslanidis, Agis M. Papadopoulos  63

6.03.  Possibilities of applying heta lower temperatures level for heating by using two‐stage heat pump 

  Šefik M. Bajmak, Milan Đorđević  64      

Page 11: Simterm 2013-Book of Abstracts

xi

6.04.  Analysis of the possibilities of using geothermal heat pumps in the heating and cooling systems with special emphasis spa Ilidža in Peć 

  Šefik M.Bajmak  65

6.05.  Usage of Low‐temperature Energy from the Cooling Tower by applying Cascade Heat Pumps 

  Vladimir I. Mijakovski, Vangelče B. Mitrevski  66

6.06.  Refurbishment of Residential Buildings According to Regulation and Policy   Vladimir Jovanovic, Karin Stieldorf  67

6.07.  Impact of Insulation on School Building Energy Consumption   Snezana Dragićević, Sasa Stojkovic  68

6.08.  Determining important factors for improving the energy efficiency, optimal economic and ecological characteristics of a building 

 Biserka Marković, Vlada Nikolić, Milica Stojanović, Olivera Nikolić, Vuk Milošević, Stevan Marković  69

6.09.  Building Facade with Temperature Barrier in Context of Increasing Building Energy Efficiency 

  Branislav Stojanović, Jelena Janevski, Milica Stojanović, Marko Ignjatović  70

6.10.  Energy efficiency of thermal power plant depending on the hydraulic load of cooling tower   Mirjana Laković, Milica Jović, Slobodan Mitrović  71

6.11.  Endogenous and Exogenous Exergy Destruction and Exergoeconomic Evaluation of Thermal Processes in a Complex Industrial Plant 

  Goran Vučković, Mirko M. Stojiljković, Gradimir Ilić, Mića Vukić, Miloš Simonović  72

6.12.  Introducing curricula of energy efficiency and renewable energy sources by TEMPUS project ENERESE 

  Ćemal Dolićanin, Bojan Kovačić, Edin Dolićanin  73

6.13.  Energy efficiency increasing of indoor swimming pools using solar technology 

 Dragoljub Živković, Marko Mančić, Peđa Milosavljević, Milena Todorović, Dobrica Pejović, Bojan Stanković  74

6.14.  Energy Efficiency Measures Implemented through Projects in Serbia   Dragan Pavlović, Pedja Milosavljević, Andjela Lazarević  75

6.15.  Calibrating Building Energy Models – “FBB” Building Case Study   Bratislav Blagojević, Marko Ignjatović  76

6.16.  Energy Efficiency of an Elementary School “Prva Vojvođanska Brigada”   Dušan Savić  77

6.17.  Energy‐Efficient Technologies Applied in Zero Energy Buildings   Suad Suljković, Velimir Stefanović, Saša Pavlović, Ivan Stojanović  78

6.18.  Analysis of the Natural Lighting and Energy Demand in the Student Dormitory in Terms of Architectural Design 

  Petar Pejić, Dušan Petković, Marko Ignjatović, Sonja Krasić  79

6.19.  Principles of design and construction of passive houses   Sanja Spasić  80      

Page 12: Simterm 2013-Book of Abstracts

xii

6.20.  Application of passive solar systems in architecture   Sanja Spasić  81

7. Expert Systems  83

7.01.  Governance of energy transition of non‐residental buildings by policy intervention   Miroslav Kljajić, Dušan Gvozdenac, Jovan Petrović, Aleksandar Andjelković  84

7.02.  Energy systems and their use in public sector in Autonomus Province of Vojvodina   Igor Mujan, Aleksandar Anđelković, Jovan Petrović , Miroslav Kljajić  85

7.03.  Risk Analysis Methods for Small Hydro Power Plants in Creating Insurance Policy   Andjela Lazarevic, Rade Karamarkovic, Vladan Karamarkovic, Dragoljub Lazarevic  86

7.04.  Optimization of Trigeneration Systems: A Combinatorial Metaheuristic Approach   Mirko M. Stojiljković, Mladen M. Stojiljković, Bratislav D. Blagojević  87

7.05.  Cogeneration and Heat Storage in Optimized District Heating Plants. Impact on Heat Costs and Primary Energy Consumption 

  Mirko M. Stojiljković, Goran D. Vučković, Dejan M. Mitrović  88

7.06.  Particle Swarm Optimization for the optimal tilt angle of solar collectors   Emina Petrović, Milica Jović, Vlastimir Nikolić, Dejan Mitrović, Mirjana Laković  89

7.07.  Intelligent contemporary heating control of an amphitheatre   Žarko Ćojbašić, Milan Ristanović, Vlastimir Nikolić, Slavica Stojiljković, Nemanja Marković  90

7.08.  Intelligent Control System for Thermal Vision‐Based Person‐Following Robot Platform   Ivan Ćirić, Žarko Ćojbašić, Vlastimir Nikolić, Tomislav Igić  91

7.09.  Classification of Mobile Objects According to Shape and Size by Applying the Technique of Digital Image Processing 

  Aca Micić, Biljana Đorđević, Boban Andjelković  92

7.10.  Non‐linear contrast image enhancement   Biljana Djordjević, Boban Andjelković  93

8. Fluid Flow, Heat and Mass Transfer, and Combustion  95

8.01.  Protective Measures Against Water Hammer in a Long Pipeline Hydropower Plant with Pelton Turbine 

  Dragica Milenković, Dragan Svrkota, Milica Nikodijević  96

8.02.  Flow and Heat Transfer of Three Immiscible Fluids in the Presence of Uniform Magnetic Field 

  Dragiša Nikodijević, Živojin Stamenković, Miloš Kocić, Milica Nikodijević  97

8.03.  Influence of Water in Liquid Fuel on the Combustion Stability in Fluidized Bed 

 Milica R. Mladenović, Stevan Đ. Nemoda, Dragoljub V. Dakić, Milijana J. Paprika, Ana D. Marinković, Branislav S. Repić, Mirko S. Komatina  98

8.04.  Influence of Burner Operating Parameters and Fuel Properties On Pulverized Fuel Combustion 

 Branislav Repić, Dejan Djurović, Ana Marinković, Aleksandar Erić, Goran Živković, Milica Mladenović  99

         

Page 13: Simterm 2013-Book of Abstracts

xiii

8.05.  Combustion Experiments with Granular Biomass in a Fluidized Bed Facility 

 Milica R. Mladenović, Stevan Đ. Nemoda, Dragoljub V.Dakić, Milijana J. Paprika, Dejan M. Đurović, Branislav S. Repić, Srđan B. Uzelac  100

8.06.  Determination of a heat transfer coefficient for the back surface of a perforated plate   Mladen Tomić, Predrag Živković, Anica Milošević, Biljana Milutinović, Petar Đekić  101

8.07.  Determination of a perforated plate convective heat transfer coefficient for wide range of Prandtl numbers 

  Mladen Tomić, Mića Vukić, Predrag Živković, Gradimir Ilić  102

8.08.  Research of Effectiveness of HHO Production for Use in Internal Combustion Engines   Miodrag Milenković, Miloš Milošević, Dušan Stamenković, Milan Pavlović  103

8.09.  Long‐wavelength Marangoni instability in a binary mixture layer with nonlinear Soret effect 

  Slavtcho Slavtchev, Penka Kalitzova‐Kurteva, Alex Oron  104

8.10.  Analysis of thermodynamic parameters in the injection mold with metal inserts   Saša Ranđelović, Saša Nikolić, Mladomir Milutinović  105

9. Environmental Protection  107

9.01.  Carbon Dioxide Emission from TPP Nikola Tesla A and B units 

 Zoran Marković, Milić Erić, Dejan Cvetinović, Predrag Stefanović, Vuk Spasojević , Predrag Skobalj  108

9.02.  Reduction of Particulate Matter Emission of the Upgraded Electrostatic Precipitators at Unit B2 of the TPP “Nikola Tesla” 

 Milić Erić, Predrag Stefanović, Zoran Marković, Predrag Škobalj, Nikola Živković, Vuk Spasojević, Dejan Cvetinović  109

9.03.  Indoor air parameters measurements in kindergartens located in different urban environments 

 Ivan Lazović, Sandra Stefanović, Žana Stevanović, Marija Živković, Maja Đurović‐Petrović, Žarko Stevanović  110

9.04.  The Environmental Indicators Related to Indoor Air Quality in Schools   Valentina Turanjanin, Biljana Vučićević, Marina Jovanović, Sandra Stefanović  111

9.05.  Indoor Air Pollution Modeling of Belgrade Typical Dwelling 

 Sandra Stefanović, Marija Živković, Ivan Lazović, Žana Stevanović, Maja Đurović‐Petrović, Borislav Grubor, Žarko Stevanović  112

9.06.  AHP method for waste treatments ranking in terms of impact on the environment   Biljana Milutinović, Gordana Stefanović, Goran Vučković, Mladen Tomić, Petar Djekić  113

9.07.  Effective and Environmental Parameters of Diesel Engines Using Biodiesel and Biodiesel – Petro Diesel Blends 

  Dame Dimitrovski  114

Page 14: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 15: Simterm 2013-Book of Abstracts

1. Plenary Session

Page 16: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

2

Upgrade by an Innovative Installation of Additional Economizer

at the 620 MWe Lignite-Fired Power Plant

Vladimir Stevanovic

Abstract: Increase of energy efficiency and power upgrade was achieved at the Unit B1 of the 620 MWe 

lignite‐fired Thermal Power Plant “Nikola Tesla B” by the installation of an additional economizer. A new 

type of  connection of  the  additional economizer with existing economizer  sections was  applied, which 

enables the utilization of more than 30 MWth of the flue gas waste heat and the increase of the Unit gross 

efficiency  by  0.53  percentage  points,  which  leads  to  9.0 MWe  of  the  electric  power  production.  In 

addition,  the  applied  parallel  connection  of  the  additional  economizer  with  the  first  section  of  the 

originally existing economizer  leads  to  the partial  feedwater bypass of  the high pressure heaters, which 

enables  an  increase  of  the  plant  electric  power  up  to  30  MWe.  The  accompanying  effects  are  the 

reduction of the pressure drop in the feedwater line and the economizers, which leads to the decrease of 

the energy consumption for the main feedwater pump operation. Also, the change of the feedwater flow 

through the additional economizer  leads to the change of the turbine power; hence, this effect enables 

the  utilization  of  the  thermal  power  plant  for  the  primary  control  of  the  electric  power  system.  The 

applied technical solution is presented together with the measured and calculated energy effects. 

Keywords: waste heat, flue gas, economizer, boiler. 

Corresponding author: Vladimir Stevanovic, e‐mail: [email protected] 

Page 17: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

3

The Main Strategic Objectives of the Romanian Energy Sector in

National and International Context

Maria Ichim

Abstract: This paper shows that the main strategic objectives of Romania's energy. Our symposium theme 

with  reference  to  energy  efficiency  and  ecological  objectives  fit  very  well  in  EU  Directive  on  energy 

efficiency nr.27/2012. 

Energy efficiency  is  a  central element of  the EU  strategy Europe 2020  is  a  very  important  strategy  for 

European countries for smart, sustainable and inclusive growth and the transition to an economy in which 

resources are used efficiently and ecologically. 

In all this energy objectives contained in the Commission's communication "Energy 2020" represents a key 

step in achieving long‐term EU countries in energy and climate. 

Keywords: energy efficiency, ecology, resources, renewable energy. 

Corresponding author: Maria Ichim, e‐mail: [email protected] 

Page 18: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

4

Integral-balance Method to Transient Heat, Mass and Momentum Transfer

of Integer and Fractional Order

Jordan Hristov

Abstract: The communication collates results on approximate solutions of evolution equations  involving 

integer order derivatives  (parabolic  equations)  and  fractional‐time derivative of Riemann‐Liouville.  The 

example  encompasses  transient  heat  conduction,  subdiffusion  equations,  and  transient  flows  of 

viscoelastic  fluids  and  transient  diffusion  of mass with  non‐local  integral  conditions.  The  approximate 

solutions are  in  closed  forms and allow  seeing  clearly      the  controlling parameter;  in  case of  fractional 

order  the  retarding effect of  the  fading memory. Additional example demonstrating  the method with a 

heat conduction equation with fading memory based on the Jeffrey’s kernel demonstrates that the final 

approximate solution clearly distinguishes the  long‐time and the rapidly decaying memory effects  in the 

heat diffusion. 

Keywords:  Integral‐balance method;  heat  conduction,  Subdiffusion;  Viscoelastic  fluid; Memory  kernel; 

Approximate solution. 

Corresponding author: Jordan Hristov, e‐mail: [email protected] 

Page 19: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

5

Some Controversial Issues on Energy Sustainability

Miodrag Mesarović

Abstract: Energy sustainability is a long exploited issue by many organizations and individuals worldwide. 

The notions of sustainability, its real meaning, frameworks, goals and even philosophical background are 

very often misunderstood, misused or neglected. To achieve sustainability goals in energy field proves to 

be a very difficult task in many parts of the world, particularly as different indigenous energy sources are 

to be addressed, so that a few countries only are close to achieve  it. The World Energy Council (WEC), a 

UN  accredited  international  organization,  celebrating  90th  anniversary  this  year,  keeps  energy 

sustainability  in  its  logo  in an effort to ensure “sustainable energy supply for the greatest benefit of all”. 

Here the major messages of WEC on the energy sustainability are incorporated into a review of numerous 

controversies present in today’s energy and climate policy, and elsewhere. 

Keywords: Energy sustainability index, climate change, renewable energy, energy “trilemma”. 

Corresponding author: Miodrag Mesarović, e‐mail: mmesarovic@ep‐entel.com 

Page 20: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

6

Ranking Literature Sources for Multidisciplinary Research

Miodrag Mesarović

Abstract:  Multidisciplinary  research  often  proves  to  be  a  very  difficult  task,  particularly  as  different 

literature  sources  are  to  be  addressed.  Researchers  in  thermal  science  and  engineering  have  at  their 

disposal  different methods which  guide  them  towards  the  higher  ranked  academic  journals. However, 

there are quite noticeable differences in ranks of journals in different academic fields even when the same 

ranking method  is applied. There are different quantitative  ranking  indicators,  ranging  from  simple and 

easy  to calculate  (Journal  Impact Factor  ‐  JIF),  to rather complex ones,  that employ  iterative calculation 

procedure (Scimago Journal Ranking ‐ SJR). Here the major ranking indicators for a sample of 40 journals 

are presented and compared, including their mutual statistical correlation tests. 

Keywords: Citation index, journal impact factor, journal ranking indicator, correlation tests. 

Corresponding author: Miodrag Mesarović, e‐mail: mmesarovic@ep‐entel.com 

Page 21: Simterm 2013-Book of Abstracts

2. Technologies and Plants

Page 22: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

8

Design of a bulb turbine stay vane and runner for the small hydro power plant

“Grčki mlin’’ near Prokuplje

Božidar Bogdanović, Dragica Milenković, Jasmina Bogdanović-Jovanović, Živan Spasić

Abstract: Turbine stay vane  (SV) and runner blades  (TR), of existed bulb turbine  in a small hydro power 

plant  “Grcki mlin”  near  the  town  Prokuplje,  are  produced  from  the  plane  steel  panels with  the  same 

profile inclination angle for all flow surfaces. Such blade shape causes small turbine efficiency (=0.56). By designing  new  SV  and  TR,  keeping  the  basic  dimensions  of  the  turbine  (as  owner’s  requirement),  the 

power of the bulb turbine can be increased for approximately 34% (from the current 19.2 kW to 25.8 kW). 

As  is  shown  in  the paper,  to design a new SV and a new TR,  it  should be  increased  turbine number of 

revolution,  from  the  current 278  rpm  to 400  rpm.  It can be achieved only by  replacing one belt pulley 

(weather on the turbine shaft or on the generator shaft). The hydraulic calculation of profile cascades  in 

elementary stages of turbine  is presented  in the paper, and here  is explained the basic principles of stay 

vanes and runner blades modeling. Runner blades are modeled according to blade profiles obtained  in 9 

chosen flow surfaces. For modeling of turbine stay vanes, profiles obtained in 7 chosen flow surfaces are 

used. The paper  is  illustrated with characteristic drawings, as a part of  technical documentations  in  the 

production of turbine stay vanes and runner blades. 

Keywords: Small hydropower plant (SHP), bulb turbine, runner blade, stay vane. 

Corresponding author: Božidar Bogdanović, e‐mail: [email protected] 

Page 23: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

9

The Use of Preheated Low-Enriched Air in Downdraft Gasifiers:

Energy and Exergy Analysis

Rade Karamarković, Vladan Karamarković, Anđela Lazarević, Miljan Marašević, Nenad Stojić

Abstract: In comparison with air, the use of oxygen as a gasifying agent is less exergetically efficient. For 

small‐scale cogeneration plants, smaller than 1MW of thermal power, the use of oxygen is expensive and 

inefficient. The improvement in the technology of membrane separation of gases gives rise to the possible 

inclusion of oxygen‐enriched air as a gasifying medium. The article aims at presenting a numerical study 

analyzing the gasification of treated wood in downdraft gasifiers with preheated low‐enriched air (from 21 

vol% to 30 vol%). The analyzed system consists of three subsystems: (i) for air enrichment by polymeric 

membrane, (ii) for preheating of enriched air by heat exchange with the product gas, and (iii) a downdraft 

gasifier. The  increase of oxygen  level  in enriched air  increases  the  temperature at  the carbon boundary 

point (optimal gasification point), the amounts of combustible gases in the product gas, energy and exergy 

efficiencies and decreases  the amount of air  (oxygen)  required  for  complete gasification as well as  the 

amount of N2 in the product gas. The preheating of enriched air by heat exchange with the product gas is 

more beneficial for the gasification with lower levels of enrichment. 

Keywords: Biomass gasification, Exergy analysis, Medium preheating, Oxygen enrichment, Treated wood. 

Corresponding author: Rade Karamarković, e‐mail: [email protected] 

Page 24: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

10

Energy and exergy analysis of Brayton cycle with working fluid

of temperature dependent physical properties

Antun Galović, Marija Živić, Mario Holik, Ružica Končić

Abstract:  In this paper, energy and entropy analysis of Brayton cycle with  ideal gas of constant physical 

properties  and with  flue  gases  of  temperature  dependent  physical  properties  is  given.  The  cycles  are 

analyzed  in dependence of  the pressure ratio p2/p1 and  the ratio  (T3/T1) of  turbine  inlet  temperature T3 

and  the  compressor  inlet  temperature  T1.  Irreversibility  of  the  adiabatic  processes  in  the  turbine  and 

compressor  is  taken  into account using  the values of  the  isentropic efficiencies comp = 0.88 and turb = 

0.92. In the adiabatic combustion chamber, methane completely burns by a factor of excess air, which is 

determined by the temperature of flue gases on the turbine inlet. All relevant expressions are given in an 

analytical form, and results are shown  in diagrams and  interpreted for the values of pressure ratio1.0  p2/p1  22.0 and the values of the temperature ratio T3/T1 = 3.0; 4.0 and 5.0. We studied the  lower and 

higher the pressure ratios and the temperature ratios than those that occur  in the real performances of 

the device, with the aim of quantifying the influence of the variables on borderline values of an amount of 

the net work per cycle, the thermal efficiency and the entropy change of the overall system. 

Keywords:  Brayton  cycle,  temperature  dependent  physical  properties,  net  work  per  cycle,  thermal 

efficiency. 

Corresponding author: Marija Živić, e‐mail: [email protected] 

Page 25: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

11

Alternative modeling approaches to sulfation reactions of

calcium based sorbents injected in the pulverized coal furnace

Ivan D. Tomanović, Srđan V. Belošević, Andrijana D. Stojanović,

Dragan R. Tucaković, Titoslav V. Živanović

Abstract: Past researches of desulfurisation by direct furnace sorbent injection of pulverized sorbent into 

pulverized  coal‐fired  boiler  furnaces  resulted  in  development  of  a  number  of  mathematical  models. 

Reaction mechanism of sulfur reduction by injection of calcium based sorbent can be simulated by use of 

different models,  varying  in  complexity,  precision  and  use  of  computational  resources.  In  this  paper, 

different  approaches  to  modeling  complex  calcination‐sintering‐sulfation  reactions  are  analyzed,  like 

shrinking unreacted  core models, grain models and pore models.  In addition, we  compare Borgwardt’s 

semi‐empirical  approach  (shrinking  unreacted  core  model)  with  partially  sintered  spheres  model 

(belonging to the group of grain models). Borgwardt’s model uses simplified chemical kinetics, resulting in 

need  for alteration of  reaction parameters  for each change of  sorbent parameters or particle  size. The 

partially sintered spheres model is more complex and it requires some physical and structural parameters 

of  sorbent  to  be  known.  Its  capability  to  simulate  reactions  of wide  range  of  different  particles  and 

sorbents makes it more versatile, because it simulates processes in grain, and takes into account different 

particle reactant distribution and kinetics. Possibility of application of both models is evaluated, with their 

advantages and limitations emphasized. 

Keywords: desulfurisation, calcium, sorbent, furnace injection, modeling. 

Corresponding author: Ivan D. Tomanović, e‐mail: [email protected] 

Page 26: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

12

Energy Consumption of Compressed Air Systems and

Potential of Heat Recovery with example

Milovan Medojević, Jovan Petrović

Abstract: Compressed air  is one of the most  important utilities  for  industry.  It  is also one of the  largest 

consumers of energy. Therefore, any savings made in compressed air systems have a significant impact on 

costs and on the environment. While compressed air systems  in general account for about 10% of total 

industrial electricity  consumption,  this  can amount  to as much as 40% of  the electricity bill  for  certain 

plants.  In  view of  this,  the  aim of  this paper  is  to point out  the possibilities  for  smart  compressed  air 

utilization and measures to increase energy efficiency, potential energy savings in compressed air systems 

in Serbia will be shown, while the special emphasis  is devoted to heat recovery from air compressors. In 

addition to previously mentioned, a method for quick assessment of available heat will be shown, as well 

as small techno‐economic analyses. 

Keywords: Compressed Air, Energy Consumption, Heat recovery. 

Corresponding author: Milovan Medojević, e‐mail: [email protected] 

Page 27: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

13

Analysis of dynamic behaviour of hot water boilers during start up

Milena Todorović, Dragoljub Živković, Marko Mančić, Dragan Milčić

Abstract: Hot water boilers, as the most commonly used central units  in district heating system, require 

further  analysis  of  reliability,  safety  and  efficiency.  Considerable  exploitation  experience  and  former 

development  have  indicated  new  demands  and  possibilities  of  using  hot  water  boilers,  both  in  the 

municipal  heating  plants  and  in  the  process  industry.  Today,  it  is  not  only  expected  to  have  efficient 

operation in terms of energy efficiency of primary fuel, but also there are many strict requirements when 

it comes to cost‐effective, reliable and safe operation. This paper presents mathematical ‐ empirical model 

of a hot water boiler manufactured by “Minel – Kotlogradnja”. The dynamic behaviour of the object will 

be discusses in start up regime, as one of the most critical transient regimes. 

Keywords: Dynamic Behaviour, Hot Water Boiler, Start up, Transitional Operating Modes. 

Corresponding author: Milena Todorović, e‐mail: [email protected] 

Page 28: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

14

Technology for manufacturing of turbine parts for

micro and mini hydroelectric power plants

Dragan Temeljkovski, Stojanče Nusev, Dragana Temeljkovski

Abstract:  Turbine  parts  of  micro  and  mini  hydroelectric  power  plants  can  be  manufactured  using: 

conventional casting, structure‐directed casting, and single crystal casting. The paper presents the above 

technologies with an  insight  into  the welding specificities of corrosion‐resistant steels. The examples of 

acquired  parts  of  turbine  blades  produced  by  domestic  manufacturers  are  also  presented.  The 

evaporative‐pattern casting method provides for objects of very complex shapes with excess material for 

surface  finishing of 0.3  to 2 mm, high casting hardness, surface quality with average surface  roughness 

from 0.4 to 6.0 m Ra, with the achieved measurement tolerance of  0.1 mm to   0.5 mm. Apart from 

these advantages, the basic characteristics of the process are: high productivity, high usage of materials, 

successful application  in both small and  large‐scale serial production,  low tool and equipment costs, and 

low reworking. 

Keywords: Manufacturing technology, Evaporative‐pattern casting, Control device blades, Mini and micro 

hydroelectric power plants. 

Corresponding author: Dragan Temeljkovski, e‐mail: [email protected] 

Page 29: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

15

Vertical Limited Fluid Bed for Burning Granulated Bio, Fossil and Waste Fuel

in Power Plant Boilers and Conversion of Coal by Biomass

Radislav Vujadinović

Abstract:  In  this  work  is  presented  invented  Vertical  Limited  Fluid  Bed  (VLFB)  combustion  systems 

intended  for burning granulated 3‐40mm, bio  ,  fossil and waste  fuel. Furthermore, here are presented 

some VLFB  solutions  in new  and  in  existing  industrial  and power plant boilers  and  some  solutions  for 

conversion  of  coal  by  biomass.  The  base  of  VLFB  combustion  system makes  Gravity  Grate  (GG) with 

characteristic  zig‐zag  form  and moving  and  burning  fuel  provided  due  to  gravity.  Thanks  to  constant 

moving  fuel  in  GG,  good  mutual  mixture  of  fuel  was  achieved,  with  the  air  simultaneously  as  the 

presumption of good combustion. Through the zig‐zag pillar of fuel in GG, intensive blowing by primary air 

is applied.  On the right side by GG is located oblique plate with the arranged nozzles for secondary air, at 

the  same  time providing burning  flown  fuel particles  from GG  and  stimulating  the  final  combustion of 

unburnt  gases  produced  in  GG.  GG  is modular  system,  so  by  combining modular  units  is  possible  to 

achieve combustion chamber needed capacities, ranging from 1 to 300 MWth, as shown in Fig.2, 3, 4, 6. 

Corresponding author: Radislav Vujadinović, e‐mail: [email protected] 

Page 30: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

16

Thermal Fatigue of Materials

Dušan Petković, Goran Radenković

Abstract:  This  paper  describes  the  basic mechanisms  that  lead  to  the  thermal  fatigue  phenomenon. 

Thermal  fatigue  is  a  process  of  damage  origination  and  growth  in  machine  parts  and  structural 

components  due  to  changes  in  internal  energy  caused  by  multiple  cyclic  or  periodic  changes  of 

temperature.  This  phenomenon  is  produced  basically  by  cyclic  or  periodic  temperature  changes  and 

complete or partial restriction of thermal deformation. The restriction may be due to external or internal 

factors. The  results obtained  so  far  suggest  that  thermal  fatigue has much  in  common with  creep and 

mechanical fatigue. At this time  it  is not possible to present a complete general mechanism for damage 

growth in thermal fatigue, so that further research is needed. This complex phenomenon requires further 

research efforts. The aim of this paper is to highlight the thermal fatigue phenomenon, its importance and 

consequences which these thermal stresses can cause.  In this paper the main concepts which appear  in 

this  field was mentioned and pointed out  the  importance of  thermal stresses. Mechanisms of  initiation 

and propagation of the thermal fatigue cracks are also briefly mentioned. 

Keywords: Thermal fatigue, Thermal stress, Crack propagation, Failure mechanism. 

Corresponding author: Dušan Petković, e‐mail: [email protected] 

Page 31: Simterm 2013-Book of Abstracts

3. New and Renewable Energy Sources

Page 32: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

18

Potential Fire Hazards of Renewable Energy - Horizons of Tomorrow

Miloš Banjac, Barbara Vidaković

Abstract: Dramatic climate change, caused by over consumption of coal, oil and other traditional energy 

sources, as well as exhaustion of their reserves, imposed technological  need to look for  their substitution 

with new, renewable energy sources. The exploitation of  these new  forms of energy, solar, wind, earth 

and bio‐fuels,  initiated the development and application of new technologies, so far unused  in practice. 

Rapid development and wide application of installations for use of renewable energy in many households 

and  companies opened  a whole new  risk  and danger  in  the  fire protection  field. With  the purpose of 

introducing this problem to engineers in the area of fire protection, health and safety at work, this paper 

systematically presents various types of facilities for exploitation of renewable energy sources as well as 

potential dangers, risks and issues related to their safe operation. 

Keywords: fire hazard, renewable energy sources, risk assessment, protection. 

Corresponding author: Miloš Banjac, e‐mail: [email protected] 

Page 33: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

19

Possibilities and Directions for Participation of Available RES in Macedonia with

Scenarios for Achieving the 20/20/20 Goal of the EC

Mile Dimitrovski

Abstract: Protection of the environment and  in particular to reducing greenhouse gas emissions, energy 

import dependency of Macedonia, as well as providing greater diversity and  thus  security of  supply of 

energy, impose the necessity of further increasing the share of renewable energy sources. Macedonia has 

a  certain  amount  of  non‐renewable  energy  sources,  which  are  limited  and  also  has  available  large 

amounts  of  renewable  energy  sources, which  are  used  only  to  a  certain  extent  and  the  country  has 

relatively high utilization of  renewable energy  sources  in  total  final energy  consumption. The 20/20/20 

Goal of  the EC could be partly achieved by  the energy generated  from  renewable sources consisting of 

electricity  (generated  from hydro, wind and  solar plants, biomass and biogas plants) and with  the heat 

generated from renewable sources (biomass, solar energy and geothermal energy) and biofuels. 

Keywords: Biofuels, Climatic – Energy scenario 20/20/20, Energy Balance, Renewable Energy Sources. 

Corresponding author: Mile Dimitrovski, e‐mail: [email protected] 

Page 34: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

20

Optical Design of a Solar Parabolic Concentrator Based on Square Flat Facets

Saša R. Pavlović, Velimir P. Stefanović, Ivan Stojanović, Suad Suljković, Dragan Kuštrimović

Abstract: We present a procedure to a design a square facet concentrator for laboratory –scale research 

on medium –  temperature  thermal processes. The  facet concentrator approximates a parabolic  surface 

with a number of flat square facets supported by a parabolic frame and having two edges perpendicular to 

the concentrator axis. The optimum size of facets and their position of each facet are found by employing 

Monte Carlo ray tracing analysis to achieve desired flux characteristics  in the focal plane. A square facet 

parabolic solar concentrator with realistic specularly surface and facet positioning accuracy will deliver up 

to 19.628 kW of radiative power over a 25cm radius disk located in the focal plane on the focal length of 

150  cm with  average  concentrating  ratio exceeding 1200. The parabolic  concentrator  approximates  an 

ideal truncated circular paraboloid with square flat facets supported on a parabolic frame and having two 

edges  perpendicular  to  the  concentrator  axis.  Analytical  geometry  and  the  Monte  Carlo  ray  tracing 

method  are  used  to  analyze  the  optical  performance  of  the  concentrator  and  to  identify  the  set  of 

geometric  concentrator  parameters  that  allow  for  flux  characteristics  suitable  for medium  and  high  ‐

temperature applications. 

Keywords:  Monte  Carlo  method,  Parabolic  concentrator,  Focal  flux,  Ray  tracing  analysis,  TracePro 

software. 

Corresponding author: Saša R. Pavlović, e‐mail: [email protected] 

Page 35: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

21

Techno-economic Analysis of Photovoltaic-based Stand-alone Power System for

Supply of Metrological Masts’ Equipment

Saša Stojković, Vukman Bakić

Abstract: The paper presents  the  results of  techno‐economic analysis of photovoltaic‐based  system  for 

power  supply  of meteorological masts  for wind  assessment.  Electrical  load  consists  of modern  digital 

technology  measuring  equipment  (anemometers,  wind  vanes,  temperature  and  pressure  sensors, 

hygrometers, and so on), characterized as practically constant  load. The obstacle  lights are switched on 

during night due  to air  traffic  security. Power  system consists of a certain number of photovoltaic  (PV) 

panels,  batteries  for  electric  energy  storage,  as well  as  charge  controllers.  Technical  constraint  is  that 

power supply of met masts must not be interrupted due to huge importance of measuring data for wind 

assessment, which are to be used  for wind  farm dimensioning. Economic analysis  is carried out by “Life 

Cycling  Costs  (LCC)”  method,  and  optimization  criterion  is  the  lowest  cost  of  the  power  system. 

Optimization  variables were  components’  sizes  (number  of  units  for  PV  panels  and  batteries),  and  PV 

slopes. Furthermore, sensitivity analysis was carried out, and  influence of  the elements’ prices,  interest 

rates and panels’ slopes was analyzed. The analysis was done using HOMER software tool. The results of 

the  analysis  show  that  for  stand‐alone  PV/battery  power  system  feeding  40 W  during  day,  and  80 W 

during night  the number of panels and batteries  is relatively high,  thus making  the system considerably 

expensive. 

Keywords:  Stand‐alone  system, Photovoltaic  (PV)  system, HOMER,  Solar power  system, Meteorological 

mast. 

Corresponding author: Saša Stojković, e‐mail: [email protected] 

Page 36: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

22

Solar Drying of Fruits and Vegetables

Filip Mojsovski

Abstract: For on‐farm drying of  small quantities of agricultural products,  convective dryer with  shelves 

was developed. A prototype solar farm dryer for fruits and vegetables was produced. Test runs with the 

dryer were carried out over a long period of time, at many locations across the country, in effort to reach 

the correct drying conditions. 

Keywords: psychrometrics, food drying, solar dryer, thermal storage, tomato, raspberry. 

Corresponding author: Filip Mojsovski, e‐mail: [email protected] 

Page 37: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

23

Comparative Analysis Between Two Methods for

Temperature Measurement of PV panels

Uglješa Jovanović, Igor Jovanović, Zoran Petrušić, Dragan Mančić

Abstract:  In  this paper a comparative analysis between  two methods  for  temperature measurement of 

photovoltaic  (PV) panels  is presented whereas  these methods are contact and non‐contact. For contact 

method a DS18S20  temperature  sensor  is  selected and  for non‐contact  it  is a MLX90614. Both  sensors 

were implemented in a single microcontroller based test system. A virtual instrument made in LabVIEW is 

created to monitor the operation and data acquisition as well as data storage. The accuracy of sensors is 

not  in  issue  hence  it  has  not  been  evaluated,  but  their  sensitivity  to  thermal  gradient  and  ability  to 

measure  temperature of PV panels. The main purpose of  this study  is  to properly evaluate  the  sensors 

before implementing them in the system for temperature measurement of PV panels. 

Keywords:  Contact  and  non‐contact  temperature  sensors, microcontroller,  temperature measurement, 

virtual instrument. 

Corresponding author: Uglješa Jovanović, e‐mail: [email protected] 

Page 38: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

24

Technical and Economic Analysis of Hybrid Wind-photovoltaic Power System for

Supply of Meteorological Masts’ Measuring Equipment

Saša Stojković, Vukman Bakić

Abstract: The paper presents  the  results of both  technical  and economic  analysis of  the hybrid power 

system which  supplies measuring  equipment  and  obstacle  lights of  the meteorological masts  for wind 

assessment. The system consists of a certain number of photovoltaic (PV) panels, batteries for electrical 

energy  storage  and one  small power wind  generator. The  system  is  stand‐alone, with no possibility of 

connection  to  distribution  network.  The  second  technical  constraint  is  absence  of  diesel  or  gasoline 

generator, while the third constraint relates to operation continuity. It is demanded that electrical energy 

must be available during 100% of time due to huge importance of wind measuring data. The load consists 

of meteorological equipment for measuring, acquiring, and sending data remotely by the modem, as well 

as obstacle lights for air traffic. It is supposed that load is 40 W during the day and 80 W during night. The 

basic goal of the analysis  is to determine the advantage of hybrid wind‐photovoltaic power system over 

PV  system  alone,  regarding  the  time  complementarity  of  power  resources  (wind  and  sun).  Economic 

analysis  is  carried  out  using  “Life  Cycling  Costs  (LCC)“ method,  as  optimization  criterion  is minimum 

system cost. The analysis was done using HOMER software tool. Results of the analysis show that hybrid 

wind/PV/battery power system is much more efficient than the system which would consist of PV panels 

and batteries alone, since a lower number of storage batteries are needed. 

Keywords:  Hybrid  power  system,  Wind‐photovoltaic  (PV)  system,  HOMER,  Meteorological  mast, 

Renewable energy. 

Corresponding author: Saša Stojković, e‐mail: [email protected] 

Page 39: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

25

Technical Feasibility and Financial Analysis of Hybrid Wind-photovoltaic System for

Supply of One Educational Institution

Saša Stojković, Snežana Dragićević

Abstract: The paper presents  the  results of analysis of  technical  feasibility of  the grid‐connected hybrid 

system  for  power  supply  of  one  educational  institution.  The  system  consists  of  a  certain  number  of 

photovoltaic (PV) arrays, as well as small wind generators with total power of 1 kW, 3 kW and 5 kW. The 

system  is  connected  to  distribution  network  via  appropriate  inverter.  The  basic  goal  is  to  determine 

reducing the bill for electric energy, as well as pollutant emission reduction in the case of predefined load 

diagram. Detailed economic analysis  is  carried out using  “Life Cycling Costs  (LCC)” method. The money 

saving is determined in the cases of “normal” conditions about wind and solar energy (Belgrade). Typical 

meteorological year data  (TMY2) were used by HOMER software  tool. Results of  the analysis show  that 

hybrid wind/PV power system is economically viable. 

Keywords: Energy efficiency, Renewable energy source, Solar energy, Wind energy, System Advisor Model 

software, HOMER software. 

Corresponding author: Saša Stojković, e‐mail: [email protected] 

Page 40: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

26

Current State Wind Energy Utilisation in the Republic of Macedonia

Monika Lutovska, Vladimir Mijakovski, Cvete Dimitrieska, Vangelče Mitrevski

Abstract: Wind energy as renewable energy source with the highest growth rate in the last two decades, 

is considered as a very important source of electricity for the future. According to the study WIND FORCE 

which  is  funded  and  conducted  by  the  EU,  the  share  of  wind  energy  in  the  global  world  electricity 

generation in 2020 is estimated at 12%. So far, several studies for determination of most suitable locations 

for  construction of wind  farms have been made  in Macedonia. According  to a  study prepared by AWS 

Truewind, atlas of wind energy potential of Macedonia is made. 15 most suitable locations for building of 

wind  farms  determined  out  of  this  study.  According  to  the  wind  map  and  according  to  conducted 

measurements at 4 locations, projected installed capacity by location varies from 20 MW to 30 MW. State 

owned  electricity  producing  company  (JSC Macedonian  Power  Plant  ‐  ELEM),  earlier  this  year,  on  a 

location near Bogdanci, started with construction of first wind farm in the country. 

Keywords: Wind, Energy, Wind farm. 

Corresponding author: Monika Lutovska, e‐mail: [email protected] 

Page 41: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

27

Agricultural biomass utilization for energy purposes

Dejan Đurović, Branislav Repić, Dragoljub Dakić, Aleksandar Erić, Stevan Nemoda

Abstract: Biomass is one of key renewable energy sources in the Republic of Serbia. This is the reason for 

the  development  of  cheap  thermal  devices  burning  biomass  from  agricultural  production  as  quite 

available  and  cheap  energy  source.  Researches  in  this  area  are  very  complex  and  in  order  to  obtain 

reliable data it is necessary to carry out theoretical and experimental research of the process. Therefore, 

efforts have been made in the Laboratory for Thermal Engineering and Energy of the "Vinča" Institute to 

develop a technology for utilizing bales of various sizes and shapes for energy production. Satisfactory test 

results with  low  CO  emission  levels  and  stable  thermal  output  of  the  1.5 MW  hot water  boiler with 

cigarette type of biomass combustion, for the purposes of greenhouse heating –– led to the new project 

for building up  the  first combined heat and power  (electricity) production  facility  (CHP), which will use 

agricultural biomass as a fuel, in Serbia. This project will be financed by Swiss government. CHP plant will 

be used for heating primary school, hospital and one hectare of greenhouse. 

Keywords: Biomass, CHP, cigarette combustion, CO emission, greenhouse. 

Corresponding author: Dejan Đurović, e‐mail: [email protected] 

Page 42: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

28

Biogas – Overview of the Possibilities for Implementation

in the Macedonian Agricultural Sector

Dame Dimitrovski, Mile Dimitrovski, Gordana Popsimonova, Done Tashevski

Abstract: The subject of the investigation of the article is determining the possible production of biogas in 

the rural areas of the Republic of Macedonia and determining specific biogas application having  in mind 

the state of the art in the field, and the state of development of the agricultural sector. In the past years 

Macedonian  agriculture  had  few  failed  projects  for  production  and  utilization  of  biogas.  The  paper  is 

observing  the  potentials  of  biogas  production,  pros  and  contras  for  production  and  utilization  of  the 

biogas.  Integrated  approach  for utilization of biogas  in  the  rural  area has  specific  value  in  the  time of 

degradation  of  agricultural  land  and  nonfunctional  energy  communities  in  the  country.  Few  suggested 

applications are developed that can influence the bust of the agricultural production, lower the expenses 

and contribute to positive environmental impact. 

Keywords: Biogas, Energy Conversion, GHG. 

Corresponding author: Dame Dimitrovski, e‐mail: [email protected] 

Page 43: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

29

Utilization of crude glycerol for the production of biofuels

Bojana Danilović, Dragiša Savić, Vlada Veljković

Abstract:  The  production  of  biodiesel  provides  few  by‐products which  can  be  further  processed  into 

valuable products. Crude glycerol obtained from biodiesel production has great potential as the source of 

carbon  in different microbial processes. Besides  for  the production of  chemicals  it  can be used  for  the 

production  of  biofuels.  This  paper  reviews  the  possibilities  of  the  use  of  crude  glycerol  as  sole  or  co‐

substrate  in  the  production  of  biofuels.  The  addition  of  crude  glycerol  to  the  process  of  anaerobic 

digestion  can  contribute  to  the  increase  of  both  biogas  production  rate  and methane  yield.  In  some 

processes  the  fourfold  increase of biogas yield can be achieved by  the addition of 4% of glycerol. Also, 

crude glycerol can be used in order to overcome the barriers of low production rates and yields during the 

production of biohydrogen. Additionally, these processes offer advantage  in the terms of municipal solid 

waste and manure treatment. 

Keywords: crude glycerol, biogas, biohydrogen. 

Corresponding author: Dragiša Savić, e‐mail: [email protected] 

Page 44: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

30

Renewable energy potential in the Rusanda rehabilitation center

Milana Perić, Milovan Medojević

Abstract: Energy efficiency and the rational use of energy is one of development priorities of the Republic 

of  Serbia, while  the  reduction  of  energy  consumption  from  conventional  sources  and  exploitation  of 

renewable energy sources  is an  imperative  for achieving  this goal. The aim of  this paper  is  to show  the 

possibilities and potential of applicable measures  to  increase energy efficiency as well as  integration of 

renewable energy sources the in current energy system of Rusanda rehabilitation center facility, located in 

Melenci near Zrenjanin .This paper analyzes the existing energy systems of center and upon that analysis 

the corresponding energy indicators were created. These indicators offer a quick insight into the manner 

of overall system functioning. Center has recognized the potential of renewable energy sources utilization 

and special attention was paid to solar and geothermal energy. 

Keywords: renewable sources, potential, geothermal energy, solar energy, energy efficiency. 

Corresponding author: Milana Perić, e‐mail: [email protected] 

Page 45: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

31

Guide Vane Position Control of the Mini Hydro Power Plant by

Digital Sliding Mode with Additional Integral Action

Vladislav Blagojević, Miodrag Stojiljković, Živan Spasić

Abstract: The paper deals with the task of achieving the desired position of the hydraulic cylinder's piston 

that  is connected to the guided vane ring of the mini hydro power plant no matter on disturbances. The 

purposes of the guide vanes are to control the water flow through the turbine. By varying the position of 

the guide vanes the water flow is altered and the speed of the machine can then be controlled. In order to 

represent as best as possible a real physical model, the mathematical model of the servo hydraulic system 

with a hydraulic cylinder and proportional valve  is designed. The control system  is designed by applying 

the variable structure system  theory. The applied control algorithm  is based on  the digital sliding mode 

with additional integral action. The conducted simulations have demonstrated that this control algorithm 

provides a satisfactory positioning and great robustness. 

Keywords: Mini hydro power plant, Guide Vane, Hydraulic system, Digital sliding mode, Integral action. 

Corresponding author: Vladislav Blagojević, e‐mail: [email protected] 

Page 46: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

32

Recent Progress in Biomass Pyrolysis/Gasification Technologies

Velimir Stefanović, Andrijana Stojanović, Saša Pavlović

Abstract: The conversion of biomass by gasification  into a fuel suitable for use  in a gas engine  increases 

greatly  the  potential  usefulness  of  biomass  as  a  renewable  resource.  Gasification  is  a  robust  proven 

technology that can be operated either as a simple, low technology system based on a fixed‐bed gasifier, 

or as a more sophisticated system using fluidized‐bed technology. The properties of the biomass feedstock 

and  its preparation are key design parameters when selecting  the gasifier system. Electricity generation 

using a gas engine operating on gas produced by the gasification of biomass is applicable equally to both 

the developed world (as a means of reducing greenhouse gas emissions by replacing fossil fuel) and to the 

developing world (by providing electricity  in rural areas derived from traditional biomass).  In this review 

we will be discussing existing techniques and recent progress  in gasification and pyrolysis techniques for 

the conversion of cellulosic biomass into a viable source of energy. The focus is given to biomass pyrolysis 

for production of bio‐oil, co‐firing of biomass and coal and the use of co‐gasification and co‐pyrolysis, the 

combination of pyrolysis and gasification to process pyrolysis products to syngas through gasification and 

liquifaction of syngas. 

Keywords: biomass gasification, biomass pyrolysis, co‐firing, biofuels, syngas. 

Corresponding author: Andrijana Stojanović, e‐mail: [email protected] 

Page 47: Simterm 2013-Book of Abstracts

4. Mathematical Modeling and Numerical Simulation

Page 48: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

34

Dimensioning of Underground Vertical Heat Exchangers for Geothermal Heat Pump

Miloš Banjac, Zara Komnenić

Abstract: Ground source heat pump or a geothermal heat pump is a central heating system that transfers 

thermal  energy  from  the  ground  ‐  as  a  heat  source,  to  the  heating  object  ‐  as  a  heat  sink,  against  a 

temperature gradient. Ground source heat pump employs a heat exchanger in contact with the ground or 

groundwater  to  extract  thermal  energy  from  the  soil.  These  underground  heat  exchangers  (GHE)  are 

consisted of a system of tubes that form the so‐called closed outer loop in which a mixture of water and 

antifreeze  circulates.  Closed  loop  tubing  can  be  installed  horizontally  as  a  loop  field  in  trenches  or 

vertically as a series of long U‐shapes in wells. The size is the one of the loop tubing, i.e. the dimensioning 

of underground heat exchanger  is  the most demanding and  the most  sensitive part of  the  calculation. 

Besides heating  load of  the building being heated,  the dimension of underground heat exchanger also 

depends on the soil type and moisture content, the ground temperature and the dynamics and duration 

of extraction of thermal energy from soil. Three analytical methods for dimensioning vertical underground 

heat exchanger are presented  in this work. The results obtained through analysis and comparisons have 

shown that different calculation methods lead to variations in dimensioning in accordance to the applied 

method. 

Keywords: geothermal energy, ground  source heat pump, dimensioning methods, vertical underground 

heat exchanger. 

Corresponding author: Miloš Banjac, e‐mail: [email protected] 

Page 49: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

35

Heat exchangers comparation

Kire Popovski, Igor Andeevski

Abstract: Extended surface heat exchangers are used for water and air as operating mediums, and can be 

differentiated by the ribs shape. The one has sinuous type ribs, while the other one has flat lamella ribs. In 

this paper comparison between both types of heat exchangers is made with reference to air velocity in the 

minimum flow cross ‐ section and Reynolds' number. Better heat transfer can be provide using exchanger 

with higher values of coefficient r and factor ja. Computer program for mathematical model is made and 

graphical representation or the results is given. 

Keywords: heat exchanger, heat transfer. 

Corresponding author: Kire Popovski, e‐mail: [email protected] 

Page 50: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

36

Modeling Thermal Processes Using Bond Graphs

Gordana Janevska

Abstract:  Bond  graphs  represent  a  systematic  method  for  the  modeling  of  systems  in  physics  and 

engineering.  It  is  an  advantage  that  systems  from  different  domains  (electrical, mechanical,  hydraulic, 

thermodynamic)  are  described  in  the  same  way.  Bond  graphs  are  a  domain‐independent  graphical 

description of dynamic behavior of physical systems. The paper introduces an approach of the bond graph 

modeling  applied  to  thermal  processes.  The  fundamental  theory  of  bond  graph  focused  on  thermal 

process  is explored by considering  the example of bath heated by hot  fluid. Furthermore, a method  to 

systematically build a bond graph starting from an ideal physical model is given. In addition, procedure to 

generate mathematical equations and block diagram out of a causal bond graph is presented. 

Keywords: Bond Graphs, Modeling dynamic systems, Thermal processes. 

Corresponding author: Gordana Janevska, e‐mail: [email protected] 

Page 51: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

37

Referent Wind Speed and Turbulence Intensity Estimation and

on-Site Wind Turbines Classification

Žarko Stevanović, Nikola Mirkov, Žana Stevanović, Borislav Grubor, Maja Đurović-Petrović

Abstract: The correct prediction of the maximum wind speed as well as wind turbulence intensity that are 

expected to occur on a large time interval and consecutively the definition of the wind turbine class that is 

to  be  installed  in  a  given wind  farm  site  is  of  crucial  importance  to  the wind  farm  development.  The 

maximum wind speed is defined as extreme wind or reference wind speed by the standard IEC 61400‐1. A 

turbine designed for a wind turbine class with a reference wind speed and estimated turbulence intensity, 

is  designed  to  withstand  climates  for  which  the  extreme  ten  minutes  average  wind  speed  with  a 

recurrence period of future 50 years at turbine hub height is lower than or equal to reference wind speed 

for the specific site.  

This  paper  is  dealing with  uncertainty  analyses  of  different methodologies  for  estimating  the  extreme 

wind as well as turbulence  intensity  from available experimental datasets and uses  it  to guide  the wind 

turbine  class  definition.  Obtained  results  from  datasets  based  on  two  and  three  years measurement 

period  respectively  have  been  compared  and  perform  cost‐benefit  analysis  related  to  uncertainty  of 

calculated extreme wind and turbulence intensity, crucial for definition of required period for efficient site 

characteristics measurement campaign. Uncertainty assessment as well as methodology of extreme wind 

calculation is based on statistical tools from General Extreme Value theory.  

Furthermore, from the given climatology data at the mast location, and digital terrain data, it is presented 

how wind turbine class can be estimated at different wind turbines  locations  inside the wind farm using 

Computational Fluid Dynamics technique coupled with General Extreme Value theory. 

Keywords: Wind Energy, Extreme Wind, Wind Turbulence Intensity. 

Corresponding author: Žarko Stevanović, e‐mail: [email protected] 

Page 52: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

38

Wind Load Modeling and Structural Response of Guyed Mast

Vukman Bakić, Milada Pezo, Gordana Kastratović, Nenad Vidanović

Abstract: Guyed masts are used for wireless communication, meteorological measurements, and even for 

power  transmission. The behavior of  the mast  is non‐linear due  to  its  slenderness and  compliant  ‘guy‐

support’ system. For a guyed mast, wind load is the main factor affecting the stability of the structure. This 

paper presents the results of modeling wind characteristics and associated dynamic response of a 139 m 

tall guyed mast in ambient wind conditions. Modeling were performed for four wind velocities, 10 m/s, 20 

m/s,  30 m/s  and  40 m/s.  The  commercial  finite  element  software ANSYS was  used  for  finite  element 

modeling and numerical simulation of a guyed mast exposed to wind action. 

Keywords: Modeling, guyed mast, wind loading. 

Corresponding author: Milada Pezo, e‐mail: [email protected] 

Page 53: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

39

Numerical Investigation of Thermal Processes in Shell and Tube Heat Exchanger

Mića Vukić, Predrag Živković, Mladen Tomić, Ivan Stojanović

Abstract: Shell and tube heat exchangers (STHE) are one of the most often used apparatuses in chemical 

industry. One of STHE manufacturer’s main goals is to improve their exploitation reliability and efficiency. 

Two approaches in STHE design improve are possible: experimental investigation, which is very expensive 

and  long‐lasting,  because  of  shell  side  complex  geometry,  and  numerical  investigations.  Numerical 

simulations can be used to check the old and to develop new, more efficient STHE designs. In this paper, 

the results of the numerical simulations of  fluid  flow and heat  transfer  in  laboratory experimental STHE 

are presented. Numerical simulation has been performed by using PHOENICS code. The tube bundle has 

been modeled by using the concept of porous media. Standard k‐� turbulence model has been used. 

Keywords: Heat exchanger, Local heat transfer, Numerical. 

Corresponding author: Mića Vukić, e‐mail: [email protected] 

Page 54: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

40

CFD Analysis of Forced Convection Heat Transfer

Cu-Water Nanofluids in Circular Tube

Kamil Arslan

Abstract: A nanofluid  is defined as a stable, uniform suspension of nanometer sized solid particles (<100 

nm)  in conventional  liquids such as water. Solid particles have greater  thermal conductivity  than  fluids. 

Therefore, using nanofluids in engineering devices mostly enhance heat transfer. Nanofluids are expected 

to be used mostly in numerous applications in industry such as heat exchanger and cooling devices in the 

future.  In  this  study,  forced  convection  heat  transfer  flow  of  Cu‐water  nanofluid  for  different  volume 

fractions in a circular tube is numerically investigated. Water with Cu nanoparticles with a spherical size of 

100 nm diameter  is used as the heat transfer medium. Circular tube  is heated at uniform heat flux. The 

study  is  performed  under  laminar  and  turbulent  flow  condition.  The  three‐dimensional  flow  with 

negligible buoyancy effects and viscous dissipation  is  regarded as steady‐state. The  results of numerical 

study  are  validated with  experimental  data  in  literature.  Flow  fields  and  temperature  profiles  in  the 

circular  tube  are  investigated  detail. New  engineering  correlations  are  obtained  for  three‐dimensional 

numerical studies. 

Keywords: CFD, Circular Tube, Cu‐Water Nanofluid, Forced Convection, Heat Transfer Enhancement. 

Corresponding author: Kamil Arslan, e‐mail: [email protected] 

Page 55: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

41

Flow Simulation and Noise Prediction in Axial Fans

Altin Dorri

Abstract: Flow field around an axial fan surrounded by a round canal and noise propagation from it were 

numerically studied. The numerical simulation was carried out by a Large eddy simulation  (LES) and the 

noise propagation  is predicted by  a hybrid method where  LES provided  acoustic  sources  to  a  acoustic 

analogy. Results of the LES showed that maximum surface pressures occurred at blade tips which can be 

considered as the main source of the noise generation. 

Keywords: Axial fans, Noise prediction, Simulations. 

Corresponding author: Altin Dorri, e‐mail: [email protected] 

Page 56: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

42

Numerical Investigation of the Influence of Tip Clearance on

Reversible Axial Fan Characteristics

Živan Spasić, Božidar Bogdanović, Vladislav Blagojević, Jasmina Bogdanović-Jovanović

Abstract: Aerodynamic  characteristics of  reversible axial  fans are mainly defined by  the choice of basic 

design parameters of the  impeller and its blades. Aerodynamic characteristics of reversible axial fans are 

significantly affected by  tip clearance which  is  the minimum distance between  the  tip of  the  fan blades 

and the shroud. The size of tip clearance affects the flow structure which is also reflected on the operating 

characteristics. This paper numerically investigates the influence of tip clearance on the characteristics of 

a low pressure reversible axial fan with the casing diameter D′e=635 mm, and flow parameters: volumetric 

flow  Q  =  3.61  m3/s,  total  pressure  rise  Δptot=180  Pa  and  rotation  speed  n=1405  min‐1.  Numerical 

simulations were  performed  only  for  the  reversible  axial  fan with  an  impeller, with  blades  that  have 

straight profiles, for three values of tip clearance: 1mm, 2mm, and 3 mm. Software package ANSYS CFX 

was  used  for  the  numerical  simulation  of  flow.  The  results  of  numerical  simulations  are  presented  in 

graphs p(Q), (Q and P(Q, for different sizes of tip clearance. On the basis of simulation and analysis of 

the obtained characteristics, it is concluded that the increase in radial clearance of 1 mm causes a drop in 

total pressure  increment  in the fan for about 3%, a drop  in the fan efficiency of about 0.8 % and power 

reduction of about 2% for the whole range of simulated flow. 

Keywords: Axial Fan, Tip Clearance, Characteristics, Numerical Simulations. 

Corresponding author: Živan Spasić, e‐mail: [email protected] 

Page 57: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

43

Review of Critical Heat Flux Predictions

Andrijana Stojanović, Vladimir Stevanović, Dragoljub Živković, Milada Pezo, Ivan Tomanović

Abstract:  Understanding  the  CHF  phenomenon,  and  in  particular,  the  accurate  prediction  of  flow 

conditions that can lead to CHF, are important for the safe and efficient operation of many heat transfer 

units including nuclear fission power reactors, fossil fuel boilers, fusion reactors, electronic chips, etc. CHF 

is  expected  to occur during  transients  than  steady‐state  conditions.  Therefore,  knowledge of  transient 

CHF is of great importance for the safety evaluation of heat transfer units under transient conditions. The 

crucial  and  practical  importance  of  the  CHF  and  the  extreme  physical  complexity  of  the  critical 

phenomenon  justify  the  tremendous  number  of  experimental  CHF  studies  that  have  been  carried  out 

during the last 50 years. More research came to pay attention to the numerical simulation of boiling and 

tried  to  find more  information, which may  be  difficult  to  be  found  by  experiments.  In  this  paper,  the 

existing CHF modeling studies are discussed in order to understand the phenomena leading to CHF. 

Keywords: critical heat flux, burnout, boiling crisis. 

Corresponding author: Andrijana Stojanović, e‐mail: [email protected] 

Page 58: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

44

Determination of centrifugal pump operating parameters in turbine operating regime

Živojin Stamenković, Jasmina Bogdanović-Jovanović, Jelena Manojlović

Abstract:  In recent times pump‐as‐turbine  (PAT) systems have become very popular.  In such a system a 

pump is operated in reverse so that it functions as a turbine. This is especially popular in areas where the 

availability of  turbines  is  limited as pumps are  typically easier  to get hold. An  investigation showing  the 

possibility of  incorporation PAT aggregate  in water supply system of city of Nis has been done recently. 

Since this topic has become very interesting in the world, in this paper presents a review of BUTU method 

and also the usage of CFX software  in order to determine operating parameters of a pump operating  in 

turbine  regime.  It  is  presented  an  example  of  centrifugal  pump  operating  in  turbine  regime  and 

comparison of results obtained using BUTU method and numerical simulations of fluid flow. 

Keywords: PAT system, BUTU method, numerical simulation. 

Corresponding author: Živojin Stamenković, e‐mail: [email protected] 

Page 59: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

45

Euler-Euler Granular Flow Model Applied on

Numerical Simulation of Liquid Fuels Combustion in a Fluidized Bed

Stevan Đ. Nemoda, Milica R. Mladenović, Dragoljub V. Dakić, Mirko S. Komatina,

Aleksandar M. Erić, Milijana J. Paprika

Abstract: In the present study a two‐fluid Eulerian‐Eulerian formulation incorporating the kinetic theory of 

granular  flow  (KTGF) was  applied  to  gas  and  solid  phase  flow  prediction  in  the  fluidized  bed  reactor. 

Despite  rigorous mathematical modeling  of  the  associated  physics,  the  drag  laws  used  in  the model 

continue  to  be  semi‐empirical  in  nature.  Primarily,  the  semi‐empirical  procedure  is  proposed  for 

prediction the drag  law coefficients that correspond to real minimum fluidization conditions.  In adopted 

CFD  two  phase model  of  bubbled  fluidization  the  energy  and  chemical  reactions  (species  transport) 

equations have been included. A series of numerical experiments was performed with combustion of the 

liquid fuels without, and with significant water content. These estimates are unsteady, and they modeled 

the  time period which corresponds  to  flow passing  time  throw  reactor column. Obtained  results are of 

interest for start of fluidization reactors when CO emission is critical. Also, the calculations were compared 

with the experiments on a fluidized bed pilot furnace with in‐bed feeding of liquid waste fuels. 

Keywords: CFD model, combustion, fluidized bed, granular flow, liquid fuels. 

Corresponding author: Stevan Đ. Nemoda, e‐mail: [email protected] 

Page 60: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

46

A Parametric Study on Correlations for Transport Parameters in

Fixed Bed Regenerators

Milan Đorđević, Šefik Bajmak, Marko Mančić

Abstract: Several types of mathematical models approximating complex physical processes taking place in 

packed  bed  heat  regenerators  are  considered.  Complexity  of  these  phenomena  makes  an  exact 

mathematical description virtually  impossible and simplified mathematical models  in  terms of averaged 

quantities  have  been  developed  for  their  description.  A  number  of  theoretical  and  experimental 

correlations are presented  for evaluation of  the effective  thermal properties of packed beds. Presented 

comparisons between  the predictions  from  these  correlations over a  range of physical parameters and 

working  conditions  assumed  that  the  bed  geometry  is  cylindrical  with  spherical  particles  of  random 

arrangement, the fluid and the solid thermophysical properties are temperature independents, there is no 

chemical reactions and heat generation within  the bed and  there are some heat  losses  to  the ambient. 

Results  indicate  that  there  is no universal packed bed  regenerator model and each problem  should be 

carefully analyzed to identify allowed simplifying assumptions and correlations for transport parameters. 

Keywords:  Correlations  for  Transport  Parameters,  Mathematical  Modeling,  Packed  Bed  Heat 

Regenerators. 

Corresponding author: Milan Đorđević, e‐mail: [email protected] 

Page 61: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

47

Numerical Prediction of Drag Coefficient for Lattice Structures

Milada Pezo, Vukman Bakić, Gordana Kastratović, Nenad Vidanović

Abstract:  Wind  load  is  the  main  factor  affecting  the  stability  of  the  structure  for  guyed  masts. 

Determination of drag coefficient  forlattice structure has not been sufficiently  investigate  in past. There 

are numerous  results  concerning  simplified  structures  such as  sphere or  cylinder, but  lattice  structures 

have been neglected  in previous  research. Numerical  simulations of a  flow around one  segment of  the 

mast  are  presented  in  this  paper.  Three‐dimensional  numerical  simulations  of  the  segment  of  a mast 

exposed to a wind action with three models of turbulence are performed. Modeling were performed for 

four  wind  velocities,  10  m/s,  20  m/s,  30  m/s  and  40  m/s.  Reynolds  number  for  those  velocities 

corresponds  to  turbulence  flow.  Three models of  turbulence:  standard  k‐ε model, RNG  k‐ε model  and 

Reynolds stress model were used and compared with available experimental results. Drag coefficient was 

calculated based on  the knowledgeof pressure  field,  flow  fieldanda  reference area. The angle of attack 

was also taken into account for determine the drag coefficient. 

Keywords: Drag coefficient, lattice structure, CFD. 

Corresponding author: Milada Pezo, e‐mail: [email protected] 

Page 62: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

48

Comparison between the energy integration of processes

for 1G/2G ethanol production and bioelectricity

Cássia M. Oliveira, Antonio J. G. Cruz, Caliane B. B. Costa

Abstract: The  increase  in demand  for biofuels has driven  the development of new  technologies such as 

ethanol  production  from  sugarcane  bagasse  hydrolysis.  This  work  performed  energy  integration  in 

processes for 1G/2G ethanol and electric power production using Pinch analysis. Four different scenarios 

were  considered  in  these  biorefineries,  since  two  different  types  of  pretreatment  for  bagasse 

(hydrothermal and diluted acid ones) and inclusion or not of pentose fermentation step were considered. 

The  processes with  hydrothermal  and  diluted  acid  pretreatments which  include  pentose  fermentation 

step  have  higher  ethanol  production when  compared  to  processes  that  do  not make  use  of  pentose 

fraction to produce ethanol, but steam consumption increases in the same order of magnitude of ethanol 

production.  For  the  four  scenarios  evaluated  the  application  of  energy  integration  demonstrated  a 

reduction  in  energy  consumption  of  more  than  50%  compared  to  the  corresponding  cases  without 

integration  and  of more  than  30%  compared  to  partially  integrated  processes,  as  commonly  found  in 

Brazilian industrial plants. Besides the economical advantage, due to the decrease in costs of hot and cold 

utilities,  energy  integrated processes  increase bagasse  availability  for production of  second  generation 

ethanol. 

Keywords: Biorefinery, Energy Integration, Ethanol, Pinch, Pretreatment. 

Corresponding author: Caliane B. B. Costa, e‐mail: [email protected] 

Page 63: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

49

Mathematical models for evaluating evaporation rates from

free water surface of indoor swimming pools

Marko Mančić, Dragoljub Živković, Jelena Manojlović, Milena Todorović

Abstract:  Indoor  swimming  pool  buildings  are  significant  energy  consumers.  Energy  consumption  of  a 

typical  indoor  swimming  pool  consists  of:  indoor  swimming  pool  hall  ventilation  45%,  swimming  pool 

water heating 33%, heating and air‐conditioning for the rest of the building 10%, electric equipment and 

lighting 9% and sanitary hot water 3%. The greatest energy consumer  is  the swimming pool hall where 

free water surface evaporation  takes place,  increasing air humidity  in  the hall and causing a demand of 

fresh water supply for the pool. This increases energy consumption for heating and ventilation of the hall, 

and for maintaining pool water temperature with the fresh water supply. Mathematical modeling of water 

evaporation from free water surface of the swimming pool has brought much attention  in research over 

the  years.  In  this paper,  an  energy model of  a  swimming pool hall was made, with  a  special  focus on 

mathematical models for prediction of free water surface evaporation rates in swimming pools. A review 

of mathematical models  of  water  surface  evaporation  has  been made,  with  special  consideration  to 

determination of the evaporation coefficient.   A general mathematical model of water evaporation from 

the swimming pool water surface  is presented  in the paper. Mathematical model of the swimming pool 

hall is designed to be used for simulation of the indoor swimming pool multi‐zone building model. 

Keywords: evaporation rate, indoor swimming pool, mathematical model. 

Corresponding author: Marko Mančić, e‐mail: [email protected] 

Page 64: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

50

Software for Testing the Heat Transfer and Pressure Drop

in Vertical Thermosiphon Reboiler

Sonja Stefanov, Dragan Skobalj

Abstract:  Vertical  thermo‐siphon  re‐boilers  are  ofen  used  in  the  chemical  industry,  especially  in 

petrochemical  facilities. Many  authors  have  dealt with  the  estimations  of  the  pressure  drop  and  heat 

transfer  in these devices. This work will present a program and estimation of the vertical thermo‐siphon 

re‐boiler,  using  the  FORTRAN77  programming  language  that  is  based  on  the method  of  Sarm  and  al. 

Unlike previously proposed approaches and the  literature this method  in the estimation of the pressure 

drop  in pipes  apparatus,  takes  into  account  the mechanism of  the  two‐phase  flow.  The  results of  the 

program are analyzed in detail and discussed in the exploitation of real examples. 

Keywords: Software, Hear Transfer, Pressure Drop, Vertical Thermosiphon Reboiler. 

Corresponding author: Sonja Stefanov, e‐mail: [email protected] 

Page 65: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

51

Numerical Simulation of Friction Stir Welding

Miroslav Mijajlović, Dragan Milčić, Miodrag Milčić

Abstract: Friction stir welding is a solid‐state welding technique that utilizes thermo‐mechanical influence 

of  the  rotating welding  tool on parent material  resulting with monolith  joint  ‐ weld. On  the  contact of 

welding  tool  and parent material,  significant  stirring  and deformation of parent material  appears,  and 

during  this  process mechanical  energy  is  partially  transformed  into  heat.  Generated  heat  affects  the 

temperature of the welding tool and parent material so proposed analytical model for estimation of the 

amount  of  generated  heat  can  be  verified  by  temperature:  analytically  determined  heat  is  used  for 

numerical  estimation  of  the  parent material's  temperature  and  this  temperature  is  compared  to  the 

experimentally determined  temperature. Numerical  solution  for analytical estimation of welding plates 

temperature is estimated using finite difference method ‐ explicit scheme with adaptive grid, considering 

influence of temperature on material's conductivity, contact conditions between welding tool and parent 

material, material flow around welding tool etc. 

Keywords: Numerical Simulation, Friction Stir Welding. 

Corresponding author: Miroslav Mijajlović, e‐mail: [email protected] 

Page 66: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 67: Simterm 2013-Book of Abstracts

5. Experimental Investigation of Processes

Page 68: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

54

Experimental Plant for Testing of Agricultural Biomass Combustion

Zoran Čepić, Biljana Miljković, Branka Nakomčić-Smaragdakis, Nevena Šenk, Dušan Marković

Abstract: Agricultural biomass has great potential, but in our country it is used in a very small percentage 

for energy purposes. Considering the  intense market fluctuations of fossil fuels, and the obligations that 

our country has  in accordance with  the Kyoto Protocol,  the use of agricultural biomass as a  renewable 

energy source becomes significant. There are a number of ways of using biomass for energy purposes, but 

combustion is certainly the most dominant one. Devices for combustion of agricultural biomass are still in 

the  development  stage,  and  today  the world market  doesn't  have  a  satisfactory  solution.  In  order  to 

optimize  the  combustion  process,  an  experimental  plant  for  agricultural  biomass  combustion  was 

designed and built. In this experimental plant, it is possible to vary the biomass density and quantity and 

the  temperature of air used  for combustion, because  the measured parameters during combustion are 

mass  and  temperature  change  in  combustion  chamber.  The  paper  presents  the  relevant  results  of 

combustion of wheat straw. 

Keywords: Agricultural biomass, combustion, experimental plant, wheat straw. 

Corresponding author: Zoran Čepić, e‐mail: [email protected] 

Page 69: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

55

Investigation of Wood Chips Combustion in Experimental Combustion Chamber

Branislav Stojanović, Jelena Janevski

Abstract: Wood chips are produced from foresting residues and by mechanical treatment it is prepared as 

fuel for fully automated boilers. Their main advantage over other fuel types  is that they have the shape 

and dimensions that are very suitable for transport, storage and dispensing. Also if an automation of the 

plant  is  requested,  pellets  provide  the  opportunity  to  manage  such  plant  operation.  By  analyzing  a 

number  of  pellet  combustion  boilers  solutions,  it  has  been  shown  that  there  are  some  specific 

constructional solutions that are different from traditional boilers for combustion of solid fuels. Therefore, 

for the experimental combustion chamber the fuel supply from below is adopted. This type of combustion 

is characterized by a steady supply of fuel and air for combustion. This paper presents the investigation of 

pellets  combustion  in  an  experimental  combustion  chamber.  The  focus  of  this  research  was  on  the 

elimination  of  CO  in  the  combustion  products  by  lowering  the  temperature  in  the  boiler  combustion 

chamber. This was achieved through the varying refractory surface of combustion chambers. The results 

show that by increasing the refractory surface of combstion chamber, higher quality of fuel combustion is 

achieved,  which  also  allows  for  a  uniform  composition  of  the  combustion  products  during  the 

discontinuous operation of the boiler. By  increasing the combustion chamber wall  lining,  lower values of 

carbon monoxide in combustion products were also obtained. 

Keywords: wood chips, combustion, refractory surface. 

Corresponding author: Branislav Stojanović, e‐mail: [email protected] 

Page 70: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

56

Experimental and Numerical Study of Biomass Combustion in 50 kW Cigar Furnace

Aleksandar M. Erić, Stevan Đ. Nemoda, Dragoljub V. Dakić, Mirko S. Komatina, Branislav S. Repić

Abstract:  This  paper  presents  experimental  and  numerical  investigations  of  baled  agricultural  biomass 

combustion  in the  furnace capacity of about 50 kW with cigarette combustion method.  In experimental 

tests measured the characteristic values needed to determine the material and energetic balance, and the 

quality of combustion process. As a result of numerical work, 3D CFD model of the combustion process in 

the combustion chamber of this type of combustion was developed. The model includes complex thermo 

mechanical processes that occur during combustion within a porous  layer of bales of biomass and  in the 

fluid space around it. Combustion processes are considered as stationary, and was taken into account and 

the  impact of  the environment on  the  temperature  field within  the model domain. Comparison of  the 

results showed satisfactory agreement with numerical results, so that the developed mathematical model 

could be used to analyze the effects of structural and parametric changes to the facility. 

Keywords: Biomass, Combustion, Experimental, Numerical. 

Corresponding author: Aleksandar M. Erić, e‐mail: [email protected] 

Page 71: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

57

Experimental and numerical research of thermal processes in the TST tanks with

thermal oil and a phase change medium

Goran Živković, Nedžad Rudonja, Mirko Komatina, Branislav Repić

Abstract: This paper surveys a part of the activities (performed during the realization of the third year of 

project  III  42011  financed  by  the Ministry  of  education  and  science  of  the  Republic  of  Serbia)  on  the 

development of TST whose storage medium melts at the atmospheric pressure, enabling on that way the 

use of the energy of phase change for energy storage. The original experimental setup adapted for use of 

paraffin as a phase change media (volume 77 dm3, heating power 2.4 kW) was modified by inserting four 

vertically positioned tubes (inner diameter 120 mm) filled by paraffin  into the tank. The rest of the tank 

was  filled with  thermal oil. Storage media was cooled by  the air which  circulates around  the  tank. The 

research  was  realized  in  two  phases:  a)  with  thermal  oil  as  the  only  storage  media;  b)  with  the 

combination of paraffin and thermal oil. Inside the main body of the tank the temperature measurements 

were performed by 12 thermocouples, 4 along the tanks height and 3 along the tank radius, and inside the 

cylinder  filled  with  paraffin  with  4  vertically  positioned  thermocouples.  For  the  development  of  the 

numerical model of heat transfer and fluid flow processes in TST a commercial numerical package Fluent 

12.1 was used, since  it possesses  its own  routine  for computation a  temperature and  flow  fields  in TST 

with  the change of phases, but also  it allows  to user  to  implement  the package with  its own model by 

using the user define functions. Measurements and the numerical computation were performed for non‐

stationary  as well  as  for  stationary working  regimes.  A  good  agreement  between  the  numerical  and 

experimental results was achieved. 

Keywords: TES, Measurements, Numerical model, Phase change, Thermal oil, Paraffin. 

Corresponding author: Goran Živković, e‐mail: [email protected] 

Page 72: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

58

Determining the Theoretical Reliability Functions of the

Thermal Power Systems in Power Plant "Nikola Tesla A"

Dragan Kalaba, Milan Đorđević, Dušan Adamović

Abstract: The objective of this paper is representation of the probabilistic reliability assessment of thermal 

power  systems. Exploitation  research of  the  reliability of  six power units  in  the  fossil  fuel power plant 

"Nikola Tesla A" during useful life period is based on extensive longtime failure database. By applying the 

reliability theory, based on statistics and theory of possibility, and using complex two‐parameter Weibull 

distribution,  the  theoretical  reliability  functions  of  specified  systems  have  been  determined. Obtained 

probabilistic  laws  of  failure  occurrences,  according  to which  the  random  variable  behaves,  establish  a 

comprehensive  insight  in  the  field  of  probabilistic  power  system  reliability  assessment  technique. 

Comparison of reliability functions and indices of power units of the same type make possible to acquire a 

better knowledge of  current  system  state as well as a more accurate estimation of  its behavior during 

future exploitation. 

Keywords: Fossil Fuel Power Plant System, Reliability, Weibull Distribution. 

Corresponding author: Milan Đorđević, e‐mail: [email protected] 

Page 73: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

59

An Experimental Research of Effects of Adding a Supplementary Component

Generated by a Catalytic Reactor on the Combustion of the Primary Fuel at

Internal Combustion Engines

Miloš Milošević, Jovica Pešić, Boban Nikolić, Miodrag Milenković

Abstract: Considering  strict  restrictions on vehicle exhaust emissions as a part of global environmental 

protection  policy,  as well  as  the  compulsion  for  having  fuel‐efficient  vehicles  caused  by  the  upcoming 

energy crisis reflected through the lack of fossil fuels, in this paper, the effects of adding a supplementary 

component on  the combustion of  the primary  fuel at  internal combustion engines were experimentally 

researched. The experimental results of the research carried out under laboratory conditions on a petrol 

engine  have  shown  that  the  use  of  a  catalytic  reactor,  an  efficient  generator  of  the  supplementary 

component  in  the  form  of  a  plasma  gas working  as  the  endothermic  plasma water  vapor  converter, 

improves the energy value of the combustion process which may reflect  in the reduction  in the primary 

fuels consumption,  the reduction of  the emission of harmful and  toxic substances  in  the exhaust gases, 

and increasing engine performances. The proposed system is easy for the installation, it does not require 

modification of the equipped engine, it does not extra load vehicle electronic systems, and it is completely 

self‐regulating because  the amount of  the produced gas  is directly proportional to the engine  load. The 

system can be installed on any type of internal combustion engines (diesel/petrol), all engine generations, 

and it can be combined to be suitable for different engine capacities. 

Keywords: Catalytic Reactor, water vapor, Bubbling Internal Combustion Engines. 

Corresponding author: Miloš Milošević, e‐mail: [email protected] 

Page 74: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

60

Experimental investigation of flow-thermal and operating properties

of adsorption filter prototype under climate

Miomir Raos, Ljiljana Živković, Nenad Živković, Jasmina Radosavljević, Milena Jovanović

Abstract: The paper presents the results of experimental research conducted on the original apparatuses 

in the laboratory for air quality management at the Faculty of Occupational Safety in Niš. The aim of the 

paper  is  an  examination  of  flow‐thermal  parameters,  velocities  of  gas mixture,  flow,  pressure  drop, 

temperature, humidity,  chemical pollutants  test, and performance of  the adsorption  filter prototype  in 

the  filter‐ventilation  system.  Examination of  flow‐thermal parameters of  the observed  filter‐ventilation 

system was  carried  out  on  an  experimental  setup with  a  flow  rate  of  gas mixture  up  to  2000m3/h. 

Experimental  data were  registered with  appropriate measuring  equipment, which  helped  us  obtain  a 

picture of the behavior of the adsorption filter prototype compared to simulated parameters of the gas 

mixture. By measuring  and data  acquisition, we  reached  the  assumptions  for  identifying  the observed 

process, and thus the possibility of modeling and controlling process parameters. 

Keywords: experiment, ventilation, flow‐thermal parameters, air purification, data acquisition, adsorption 

filter. 

Corresponding author: Miomir Raos 

Page 75: Simterm 2013-Book of Abstracts

6. Energy Efficiency in Industry, Civil Engineering,

Communal Systems and Traffic

Page 76: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

62

Survey of Potential Energy Savings in the Building Sector in Serbia

and Needed Investments

Maja N. Todorović, Dragoslav M. Šumarac, Radoslav D. Galić

Abstract: Energy consumption in buildings in Serbia has been growing steadily over the past few years and 

account for the largest share of the country’s Total Final Energy Consumption (TFEC).  Energy consumption 

in buildings is 38% while in industry and traffic is 34% and 28% respectively. In this context, the buildings 

sector provides  significant opportunities  for energy  savings. This paper has  resulted  from  the  research 

done  for  the “National building energy efficiency Study  for Serbia”  financed by World Bank and  for  the 

national  research projects No. TR 33047  and  III 42012,  financed by Ministry of Education,  Science  and 

technological  Development  of  Republic  of  Serbia.  The  paper  presents  the  results  of  current  energy 

consumption  in  building  sector,  together with  analysis  of  potential  energy  savings  and  assessment  of 

needed  investmens. Also,  given  is market  assessment of  the building  sector  in  Serbia,  covering public, 

residential and commercial buildings, that  includes a review of existing market situation, data collection, 

identification of gaps and steps to overcome it, justification of assumptions and estimates by walk through 

energy audits  (WTA), utility data, and  information  from  line ministries. Recommended are cost‐optimal 

sets of energy  retrofit measures  (ERMs)  for each  subsector,  calculated are energy  savings and payback 

period, and given is an investment assessment for the future period of eight years. 

Keywords:  building  sector,  annual  energy  consumption,  energy  retrofit  measures,  potential  energy 

savings, payback period, needed investments. 

Corresponding author: Maja N. Todorović 

Page 77: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

63

Heat pump application for hot water production in a hotel

Sofia-Natalia Boemi, Elli Kyriaki, Thomas Aslanidis, Agis M. Papadopoulos

Abstract: Heat pump systems offer economic alternatives of  recovering heat  from different sources  for 

use in various industrial, commercial and residential applications. As the cost of energy continues to rise, it 

becomes  imperative  to save energy and  to  improve overall energy efficiency.  Ii  is within  this  light,  that 

heat  pumps  have  become  a  key  component  in  for  the  heating  and  cooling  and  DHW  production  in 

commercial buildings. 

The present paper is divided in two main sections. Initially, a review of the methods used in the design and 

installation of high efficiency heat pumps  is presented,  focusing on the combination of heat pumps and 

heat  distribution  systems,  with  respect  to  the  building  envelope’s  features  and  the  operational 

requirements of the building.  

A case study is then discussed, for a five hotel located in Halkidiki, an area in Central Macedonia, Greece. 

The hotel replaced the liquefied petroleum gas (lpg) and oil burner that were used for providing hot water 

to the spa, the restaurant, the kitchen and half of the rooms (100 rooms of 214 rooms) for the production 

of hot water with four heat pumps of 16 kW each. The energy conservation achieved will be discussed, as 

well as the feasibility of the intervention. 

Keywords: Heat pumps, hot water production, hotel. 

Corresponding author: Sofia‐Natalia Boemi, e‐mail: [email protected] 

Page 78: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

64

Possibilities of applying heta lower temperatures level for heating

by using two-stage heat pump

Šefik M. Bajmak, Milan Đorđević

Abstract:  The  two‐degrees  pump  is  sometimes  used  into  the  heating  supplying  system, when  heating 

capacity  is  chosen  depending  from  charge  of  the  heating  system.  Based  of  the  analysis,  of maximum 

heating charge the first degree condenser  is about 62% from the maximum valve of the heating charge. 

Maximum heating charge of the second degree condenser  is as equal as maximum value of the heating 

charge,  hes  been  established  about  78%  of  total  installed  power  of  the  first  and  second  degree 

compressors’. Also annually energy consumption for the second degree compressor work is about 85‐95% 

of the total consumed energy for a season heating. On the conditions’ for the town of Prizren, it is defined 

number of hours for used the second degree compressors’ power. 

Keywords: heat pumps, heating systems, two‐step. 

Corresponding author: Šefik M. Bajmak, e‐mail: [email protected] 

Page 79: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

65

Analysis of the possibilities of using geothermal heat pumps in

the heating and cooling systems with special emphasis spa Ilidža in Peć

Šefik M.Bajmak

Abstract:  One  of  the  basic  preconditions  for  a  longer  stay  human  in  a  space  is  tolerable  difference 

between  the  temperature  of  his  body  and  the  environment,  that  is,  it  is  the  difference  that  natural 

temperature controllers human body can compensate. Developing awareness of lower operating costs for 

heating  and  cooling,  environmental  factors  and  attempt  to  take  from  nature  as  a  greater  amount  of 

heating, respectively, cooling, influenced the emergence of advanced technical solutions. One of the most 

interesting are heat pumps that take heat from the ground, on the way to producing 100% of heating or 

for heating domestic hot water, use only 25 30% additional energy (usually to the compressor heat pump) 

until  70  ‐75%  of  the  energy  is  taken  from  the  environment  (usually  ground).  Globally,  underground 

geothermal reservoirs represent a huge potential directly usable energy. The paper analyzes the particular 

characteristic of dry rocks and layers of natural groundwater. Featured is the heat content of the soil at a 

depth depending on  soil properties  and  temperature dependence of  the water  layer  at depth  h .  The 

procedure for defining the soil temperature, depending on the depth and season (summer, winter). 

Keywords: geothermal energy, heat pumps, central heating, central cooling. 

Corresponding author: Šefik M. Bajmak, e‐mail: [email protected] 

Page 80: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

66

Usage of Low-temperature Energy from the Cooling Tower

by applying Cascade Heat Pumps

Vladimir I. Mijakovski, Vangelče B. Mitrevski

Abstract: Economic and ecologic  justification  for  the usage of  low‐temperature  cooling water  from  the 

condensers  (cooling  towers)  of  TPP  Bitola  for  heating  of  greenhouse  complex  by  application  of  heat 

pumps, connected in cascade, is analyzed and presented in this article. The unit is composed out of three 

sub‐systems, each having  two one‐stage heat pumps working  in  cascade mode. Calculation of  the  first 

heat pump cascade is made for cooling fluid R407c, while for the second heat pump, cooling fluid R600a 

(isobutene)  is used. Full  techno‐economic analysis of  investment and operational costs on  the usage of 

low‐temperature cooling water at a temperature of 33C,  is made. Period of  investment payback  is also 

determined. 

Keywords: cascade, heat pump, low temperature 

Corresponding author: Vladimir I. Mijakovski, e‐mail: [email protected] 

Page 81: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

67

Refurbishment of Residential Buildings According to Regulation and Policy

Vladimir Jovanovic, Karin Stieldorf

Abstract: According to the First National Energy Efficiency Action Plan of the Republic of Serbia residential 

buildings built in 1970s and 1980s are identified as the biggest problem regarding energy consumption in 

the country due  to  the poor  thermal properties of  their building envelopes. The aim of  this paper  is  to 

evaluate building envelope  retrofits  for a single  family house  regarding state‐of‐the‐art policy  in Serbia. 

The  paper  describes  specific  measures  that  can  be  applied  to  satisfy  current  Regulation  on  Energy 

Efficiency  in  Buildings,  First NEEAP  and  possible  incoming  energy  policy.  A  case  study  research  and  a 

simulation in relation to experimental research are combined methodologies. The representative model of 

the  detached  house  is  positioned  in  Nis,  Serbia.  Three  retrofit  solutions  are  evaluated  through  Euro‐

WAEBED  and GEBA  dynamic  simulations.  The  refurbishments  are  compared  by  a  reduction  of  heating 

demands,  annual  savings  that  vary  from  31%  to  51%  and  possibility  of  overheating  in  summer.  The 

findings could be used as a first step in designing a renovation for typical detached houses in Serbia. More 

information on benefits of refurbished homes could contribute to the increase of retrofit rates in Serbia. 

Keywords: Building envelope, Energy efficiency, Policy, Refurbishment, Regulation, Serbia. 

Corresponding author: Vladimir Jovanovic, e‐mail: [email protected] 

Page 82: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

68

Impact of Insulation on School Building Energy Consumption

Snezana Dragićević, Sasa Stojkovic

Abstract: The purpose of  this  study  is  to quantify  the  impact of  insulation of  various parts of building 

envelopes on building energy  consumption. Using DesignBuilder, a  series of parametric  simulation was 

conducted  to  acquire  building  energy  consumption  data  for  a  range  of  U‐values  of  walls,  roof,  and 

windows of a primary school "Vuk Karadzic" in Čačak, Serbia. Analysis is conducted for annual heat losses 

and benefits of the  insulation measures of walls, roof and windows respectively.  In addition, analysis of 

heat  gain  and  loss  components was  conducted  for  the purpose of  identifying  strategies  for  effectively 

installing  insulation  on  different  parts  of  the  building  envelope.  Obtained  results  show  a  possibility 

measure to improve the energy efficiency of the analyzed school building by decreasing of heating power 

up to 34 %. 

Keywords: Heat losses, Heating power, Insulation, School. 

Corresponding author: Snezana Dragićević, e‐mail: [email protected] 

Page 83: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

69

Determining important factors for improving the energy efficiency,

optimal economic and ecological characteristics of a building

Biserka Marković, Vlada Nikolić, Milica Stojanović, Olivera Nikolić, Vuk Milošević, Stevan Marković

Abstract: This paper  shows  the analysis of aspects of  selected  influence parameters  for  the choice and 

optimization  of  supporting  elements  and  the  envelope  of  the  building. On  the  selected model  of  the 

building the optimal carrying structure is done through the use of prefabricated building technology, and 

thus  saves  the  building material, work  power,  and  time  for  production  and  erection  up  to  50%.  The 

process  of  architectural  design  is  in  this  case  better,  since  it  offers more  freedom  in  achieving  higher 

flexibility and adaptability of the building. For valorization of the energy efficiency annual consumption of 

the energy  for heating  is used. The  influence of  infiltration  losses, and  the  solar and  internal gains are 

taken into account. The energy saving by replacing the façade, and the loggias are 13%, or 64719 kWh. By 

enclosing the loggias the energy saving is 22%, or 58351 kWh. 

Keywords: optimization, building  technology, supporting structure, building envelope, energy efficiency, 

cost‐effectiveness. 

Corresponding author: Biserka Marković, e‐mail: [email protected] 

Page 84: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

70

Building Facade with Temperature Barrier

in Context of Increasing Building Energy Efficiency

Branislav Stojanović, Jelena Janevski, Milica Stojanović, Marko Ignjatović

Abstract: One of the possible ways to provide heating to the building is using temperature barriers within 

the  building  facades.  This  type  of  heating,  besides  providing  significant  increase  in  building  energy 

efficiency,  allows  using  low‐temperature  heating  sources.  In  this  paper,  special  attention  is  given  to 

opaque  part  of  the  building  facade with  integrated  temperature  barrier. Due  to  fact  that  this  type  of 

system strongly depends on temperature of this thermal element (barrier) and type and thickness of other 

materials of the facade, influence of this parameters on energy efficiency was analyzed in this paper. Since 

the simplest and most promising way of using geothermal energy is to use it directly, for our analysis this 

source of energy was  selected. Building energy needs  for heating were obtained  for  typical  residential 

multi‐family  building  in  Serbia  by  using  EnergyPlus  software.  The  building with  all  necessary  input  for 

simulation was modeled in Google SketchUp with aid of Open Studio Plug‐in. Obtained results show that 

temperature barrier represent good way to  increase building energy efficiency and that applying certain 

temperatures within the barrier passive house standard can be achieved. 

Keywords: temperature barrier, facade, energy efficiency. 

Corresponding author: Branislav Stojanović, e‐mail: [email protected] 

Page 85: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

71

Energy efficiency of thermal power plant depending on the

hydraulic load of cooling tower

Mirjana Laković, Milica Jović, Slobodan Mitrović

Abstract: This paper describes the effects of changes in hydraulic load and parameters of the atmospheric 

air  in  the power plant  cooling  system with wet  cooling  towers. Decreasing of  the hydraulic  load  in  the 

cooling tower  leads to  increasing of the energy efficiency of the plant, due to  lower temperature of the 

condenser cooling water. 

With the change of the parameters of the atmospheric air there is change in the operating conditions of 

the cooling tower and thus, temperature of cooled water. Cooling water temperature change affects the 

change of the operating conditions of the condenser. Condensing pressure, specific heat consumption and 

energy  efficiency  of  the  power  plant  strongly  depend  on  the  cooling  water  temperature.  Those 

dependences for the actual power plant operating conditions are presented  in the paper,  in case of the 

different hydraulic loads of the cooling towers. 

Keywords: cooling tower, hydraulic load, plant energy efficiency. 

Corresponding author: Milica Jović, e‐mail: [email protected] 

Page 86: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

72

Endogenous and Exogenous Exergy Destruction and Exergoeconomic Evaluation

of Thermal Processes in a Complex Industrial Plant

Goran Vučković, Mirko M. Stojiljković, Gradimir Ilić, Mića Vukić, Miloš Simonović

Abstract: One of  the roles of  the Exergoeconomy  is  to provide energy systems designers and operators 

with  the  information,  necessary  for  the  improvement  of  energy  systems.  It  employs  both  economic 

principles and  the exergy concept, particularly  taking  into account  the values of  individual components’ 

exergy destruction: the thermodynamic loss due to irreversibilities within a system’s component. 

The  total exergy destruction occurring  in a  component  is not only due  to  the  component  (endogenous 

exergy  destruction)  but  is  also  caused  by  the  inefficiencies  of  the  remaining  system  components 

(exogenous exergy destruction). Hence, the care must be taken when using the total exergy destruction of 

a component decisions making to optimize the overall energy system. 

In this paper, a complex industrial plant is analyzed using the exergy destruction splitting in a component 

into its endogenous part or that part which is due totally to the irreversibilities of the component and its 

exogenous part which  is due  to  the  irreversibilities of other components within  the system. The  results 

will  then  be  applied  to  the  exergoeconomic  analysis  with  the  aim  of  providing  relevant  additional 

information for energy system optimization.  

It is observed that the dominant effect is the of the steam generator. From the total exergy destruction in 

the steam generator, 1,097.63 kW or 96.95 % come from  internal  irreversibility  in the component, while 

the influence of other components on the loss of useful work in the steam generator is only 3.05 %. Data 

from exergoeconomics evaluation indicate that the best effects of increasing the efficiency of the overall 

system,  can  be  achieved  with  interventions  on  the  steam  generator,  given  that  the  sum  of 

exergoeconomics and non‐exergoeconomics costs of this component is 46.37 €/h or 80.36 %. 

Keywords: exergy, exergy destruction, endogenous, exogenous, exergoeconomics, industry. 

Corresponding author: Goran Vučković, e‐mail: [email protected] 

Page 87: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

73

Introducing curricula of energy efficiency and renewable energy sources

by TEMPUS project ENERESE

Ćemal Dolićanin, Bojan Kovačić, Edin Dolićanin

Abstract:  Bearing  in  mind  the  significance  of  energy  efficiency,  renewable  energy  sources  and  their 

environmental impacts, the State University of Novi Pazar (SUNP) has, as a pioneer in Republic of Serbia, 

accredited and realised one‐year master study programme Energy Efficiency in Buildings, with the support 

of WUS‐Austria,  and now,  as  a  coordinator  at TEMPUS  regional project,  in  cooperation of  six Western 

Balkan  and  four  EU  universities,  it  is  preparing  accreditation  and  realisation  of  two‐year master  study 

programme  Energy  Efficiency,  Renewable  Energy  Sources  and  Environmental  Impacts  (ENERESE).  The 

ENERESE  project  intends  to  educate,  train  and  deliver  such  specialists  within  a  interdisciplinary  and 

independent problem‐solving framework. This project will fulfil this need by developing curricula and the 

training  programmes  for  integral  sustainable  energy  design.  Project  aims  is  to  train  qualified master 

engineers  in  relatively new and broad  interdisciplinary  field of energy efficiency and  renewable energy 

sources in Western Balkan project partner countries. 

Keywords: education, energy efficiency, project ENERESE. 

Corresponding author: Ćemal Dolićanin, e‐mail: [email protected] 

Page 88: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

74

Energy efficiency increasing of indoor swimming pools using solar technology

Dragoljub Živković, Marko Mančić, Peđa Milosavljević,

Milena Todorović, Dobrica Pejović, Bojan Stanković

Abstract: In this paper, preliminary energy balance of indoor swimming pools in the Sport and Recreation 

Center “Dubočica” in Leskovac is performed. Energy efficiency analysis is done according to the results of 

the performed analysis of energy balance. The most significant result of the preliminary energy balance 

and energy efficiency analysis of  indoor swimming pools  is the proposal of measures for energy savings. 

According to complexity and size of the investments required for their realization, proposed measures for 

energy efficiency  improvement are classified as:  low‐budget, medium‐budget and high‐budget measures 

of good housekeeping.  Proposed high‐budget measures for energy efficiency improvement are based on 

utilization of modern solar technology. Design and sizing of the system for heating sanitary hot water and 

pool water is calculated using T*SOL Pro 5.0. The results show that installation of a solar thermal system 

with 168 collectors type Viessmann VITASOL 200‐F SVE enable annual energy saving of 466.56 MWh, and 

CO2 emission reduction of 100.78t. 

Keywords: energy efficiency, indoor swimming pool, energy balance, solar technology. 

Corresponding author: Dragoljub Živković, e‐mail: [email protected] 

Page 89: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

75

Energy Efficiency Measures Implemented through Projects in Serbia

Dragan Pavlović, Pedja Milosavljević, Andjela Lazarević

Abstract: Energy efficiency  is becoming a priority since  it helps  in  reducing emission of greenhouse gas 

and  allows  a  reliable  energy  supply  with  significant  energy  savings.  Energy  consumption  in  Serbia  is 

relatively  high, which  is  particularly  evident  in  the  public  and  residential  sectors.  In  order  to  increase 

energy efficiency  in  Serbia a  set of  systematic and well  synchronized measures are necessary. There  is 

number of strategic documents and its action plans aimed to contribute to this target in Serbia. However, 

a  lack of systematic  incentive measures, complex administrative procedures and bad economic situation 

are  the  reasons  that Serbia  is  still very energy  intensive country.  In  recent years  the number of energy 

efficiency projects that have been implemented in Serbia increased, as a result of different public, private 

and individual initiatives and increased awareness. Reducing energy consumption is a real long‐term goal. 

This paper aims to summarize importance of energy efficiency, especially of the most demanding energy 

sector which  is  the building  stock  sector, and also  to present basic  information about  the projects  that 

have been realized in Serbia so far. 

Keywords: Buildingstock, Energy efficiency, Energy balance, Energy consumption. 

Corresponding author: Dragan Pavlović, e‐mail: [email protected] 

Page 90: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

76

Calibrating Building Energy Models – “FBB” Building Case Study

Bratislav Blagojević, Marko Ignjatović

Abstract:  Reducing  energy  consumption  in  buildings  represents  one  of  the  greatest  challenges  in  XXI 

century.  Serbia  has  adopted  initial  regulation  considering  building  energy  performance  certification. 

Detailed knowledge of particular building, systems serving it and energy flows within building boundaries 

is  needed  in  order  to  properly  evaluate  potential measures  for  reducing  energy  consumption. Use  of 

building energy simulation tools for new buildings in the design phase, as well as calibrated simulation for 

existing  ones  is  needed.  In  this  paper,  measurements  for  calibration  of  building  energy  model  are 

presented through the description of selected case study building: Feniks BB  (FBB) combined office and 

production building. 

Keywords: Building energy model, Simulation, Model calibration, FBB building. 

Corresponding author: Marko Ignjatović, e‐mail: [email protected] 

Page 91: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

77

Energy Efficiency of an Elementary School “Prva Vojvođanska Brigada”

Dušan Savić

Abstract: Today, energy costs represent an  increasingly  important part of  total costs. Cause on  the one 

hand,  the  increase  in energy prices and energy prices due  to objective  reasons and speculators, on  the 

other  hand  more  and  more  stringent  environmental  standards,  which  determine  the  use  of  more 

sophisticated and more expensive power plants. The  international community argues  that  irresponsible 

human activities cause climate change (primarily greenhouse gas emissions) and to prepare for the future 

radical programs  to  reduce  energy  consumption,  reducing  greenhouse  gas  emissions,  increased use of 

renewable energy and energy efficiency. For each  factory and  institution  individually,  it  is necessary  to 

establish a system of cost management, measurement of relative energy efficiency of  individual objects 

and processes and permanent effect on the cost of energy. The rise in energy costs can have a significant 

impact, and possibly increase the safety requirements, standards of living and more numerous and more 

sophisticated computer equipment, and the introduction of energy management. In this paper a primary 

school building, its construction characteristics, the structure of the envelope and its energy infrastructure 

was  shown. Also  there were presented  and  analyzed  current energy  consumption,  volume  and energy 

use, and proposed  that all potentially valid measures and packages of measures  to  increase  the energy 

efficiency of the building as a whole. 

Keywords: Energy, energy efficiency, energy audit, heat, infiltration. 

Corresponding author: Dušan Savić, e‐mail: [email protected] 

Page 92: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

78

Energy-Efficient Technologies Applied in Zero Energy Buildings

Suad Suljković, Velimir Stefanović, Saša Pavlović, Ivan Stojanović

Abstract: Today  in  the world  there are a number of  initiatives and  low‐energy  standards  that promote 

development of zero energy buildings. The complex concept of zero can be achieved in hot, moderate and 

cold climates and energy efficient technologies are an important step towards achieving this goal.   

This paper describes an energy‐efficient measures combined with passive and active techniques used  in 

zero  energy  buildings  through  examples  of  successfully  completed  projects  and  objects  in  different 

climates. 

Keywords: Energy efficiency, Optimization, Passive solar design, Zero energy buildings. 

Corresponding author: Suad Suljković, e‐mail: [email protected] 

Page 93: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

79

Analysis of the Natural Lighting and Energy Demand in the Student Dormitory

in Terms of Architectural Design

Petar Pejić, Dušan Petković, Marko Ignjatović, Sonja Krasić

Abstract: There are many  reasons  for  the adequate use of natural  light  inside  the dormitories. Studies 

show  that  natural  light  has  a  great  impact  on  people,  their  physical,  physiological  and  psychological 

health, and therefore the results achieved by each person. The intensity of light required for the student 

activities and the temperature  inside the room  is one of the major factors for the occupant comfortable 

work and life. They depend directly on natural lighting or otherwise electricity is used to achieve optimal 

conditions. Design building  facades  in  relation  to  the orientation has a  significant  impact on  the use of 

natural  light.  In  this  paper,  a  comparative  analysis  of  student  rooms  with  different  orientations  and 

different façade’s designs was performed in order to investigate what type of refurbishment in the facade 

only is necessary in order to maximize use of natural lighting. 

Keywords: Architectural Design, Natural lighting, Eaves upgrading, Thermal Comfort. 

Corresponding author: Petar Pejić, e‐mail: [email protected] 

Page 94: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

80

Principles of design and construction of passive houses

Sanja Spasić

Abstract: The growing energy consumption and serious ecological crisis have caused  increased  focus on 

renewable  energy.  In  recent  years,  building  of  houses  that  promote  the  use  of  passive  solar  systems 

became very often. The construction of such houses is more than desirable and advisable because of  the 

use  of  solar  systems  have  enormous  positive  effects  in  reducing  environmental  pollution  and  energy 

saving. The goal of this paper is to initiate the idea of the wide use of solar potential, based on the already 

existing  buildings  and  architectural  examples  from  Europe  and  the  world.  This  paper  explores  the 

principles  of  design  and  construction  of  passive  houses  and  also  gives  the  examples  from  the world 

practice. 

Keywords: Solar energy, passive house, solar systems, architecture, energy efficiency. 

Corresponding author: Sanja Spasić, e‐mail: [email protected] 

Page 95: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

81

Application of passive solar systems in architecture

Sanja Spasić

Abstract: Because of  the pollution of  the environment on planet Earth, unreasonable attitude  towards 

resources and global warming, the need for using renewable energy sources grow higher and higher, with 

a special emphasis on the global importance of solar energy. Passive use of solar energy is the basic and in 

the  same  time  the  cheapest way  of  energy  use.The main  reason  for  that  is  the way  how  it works.  It 

doesn’t use any expensive technology but instead of that the design and construction of the structure has 

to be adapted to maximum use of solar energy. The goal of this paper  is to point out the  importance of 

using  solar  energy  in  architecture  by  showing  the  system  which  should  be  applied  in  the  design  of 

buildings, as well as by analyzing each system individually. 

Keywords:  Solar  energy, Passive  solar  systems, Architecture,  Energy  efficiency,  Trombe‐misel wall,  The 

greenhouse. 

Corresponding author: Sanja Spasić, e‐mail: [email protected] 

Page 96: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 97: Simterm 2013-Book of Abstracts

7. Expert Systems

Page 98: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

84

Governance of energy transition of non-residental buildings by policy intervention

Miroslav Kljajić, Dušan Gvozdenac, Jovan Petrović, Aleksandar Andjelković

Abstract: Starting on previous experiences, which are based on undertaken energy efficiency measures, 

recorded  unsatisfied  indicators  and  trends  in  energy  consumption,  energy  mix  and  the  level  of 

environmental pollution, the necessity and priority of the new system changes is revealed, in the building 

sector  and  the  segment  of  existing  non‐residential  buildings.  Despite  many  efforts,  systematic  and 

organized  care  about  energy  efficiency  in  non‐residential  buildings  is  missing  and  consequently  the 

improvements, which suggests the need  for new approaches to governance  the process of transition of 

energy  systems  in buildings. The  aim of  this paper  is  to  analyze  and  explore  the most  suitable energy 

policy  intervention  for  success  in energy  transition process  in non‐residential building  sector  in  Serbia. 

Professional  public,  stakeholders,  decision makers  and  creators  of  energy  policies  and  strategies  have 

different  and  even  opposite  views  on  how  to  direct  the  process  of  transition  of  energy  systems  in 

buildings, what  type of  instruments should  to be used and how  to evaluate  the effects of changes. The 

paper deals with tracing the pathway of energy transition process  in existing non‐residential buildings as 

an important segment of sectorial energy activities. The importance stems from the facts that the volume 

of  consumption  of  this  category  is  significant  (from  3.5 Mtoe  of  final  consumption  in  Serbia,  share  of 

building sector  is 48% from which nonresidential buildings  is up to 35%), that users are vulnerable social 

groups,  that worsening  trends of energy efficiency are evidenced and consequently becoming excessive 

financial  burden  on  the  local  community  and  the  state,  that  disturb  the  health  of  people  and  the 

environment because they do not use clean energy technologies and a wrong attitude about energy in the 

society is created because of inadequate valuation of energy as resource of the future. The paper is based 

on energy indicators in Serbia, collected through energy audit techniques and analysis of official statistics. 

Multiple  Criteria Analysis  (MCA) method  is  used  for  analysis  of  the  intensity  of  key  influences  on  the 

success of energy transition process by implementation of the energy efficiency policy  in Serbia and also 

for results interpretation. 

Keywords: Non‐residential Buildings, Energy Transition, Policy Intervention, Multiple Criteria Analysis. 

Corresponding author: Miroslav Kljajić, e‐mail: [email protected] 

Page 99: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

85

Energy systems and their use in public sector in Autonomus Province of Vojvodina

Igor Mujan, Aleksandar Anđelković, Jovan Petrović , Miroslav Kljajić

Abstract: Building sector represents one of the biggest energy consumers in European countries. Thus, the 

facilities in the public sector have been in the focus of attention since they play a huge role in the building 

sector  energy  consumption  with  the  annually  increasing  energy  demand  and  the  absence  of  proper 

energy management. The poor state of energy systems in public buildings and their inadequate operation 

by  the  end  user  have  driven  the  cooperative  project  between  Faculty  of  Technical  Sciences  and  the 

Ministry of Education, Science and Technological Development on  the extent of energy consumption  in 

the public sector which is in running for well over two years. This paper aims to present the results of the 

work and define the current state and future needs of energy systems in buildings in relation to its users. 

Three major parts of public building sector were covered: 22.6% of Education facilities  in APV, 67.1% of 

Medical facilities in APV and 58% of the Administrative sector (municipalities) in APV. The paper will show 

the vast disparity between  the Ordinance on energy efficiency of buildings  issued  in 2011 and  the  real 

energy consumption in public sector as well as the outdated energy systems and their improper use. 

Keywords: Energy Systems, Public Sector, Building, User. 

Corresponding author: Igor Mujan, e‐mail: [email protected] 

Page 100: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

86

Risk Analysis Methods for Small Hydro Power Plants in Creating Insurance Policy

Andjela Lazarevic, Rade Karamarkovic, Vladan Karamarkovic, Dragoljub Lazarevic

Abstract:  Small  Hydro  Power  Plants  provide  more  diversity  in  terms  of  financing  projects,  location 

selection, ownership, its applications as well as insurance methods, comparing to the Conventional Hydro 

Power  Plants.  Electricity  produced  by  small  hydro  power  plants  could  be  used  to  improve  energy 

efficiency of different production facilities, domestic and public lighting and other applications. However, 

those  energy  objects  are  exposed  to  the  variety  of  risks  that  should  be  taken  into  consideration  in 

different ph  ases of objects’  construction, operation  and maintenance. Understanding of  those  risks  is 

crucial  for  undertaking  of  different  techno‐economic  analysis,  as well  as  establishing  of  the  insurance 

policy  for  those power plants.  The  approaches used  to  create  insurance policy  for  Small Hydro  Power 

Plants  in certain countries depend of  the  technology applied and development  level of  the country and 

will be provided in this paper. 

Keywords: Small Hydro Power Plants, Energy Efficiency, Insurance Policy. 

Corresponding author: Andjela Lazarevic, e‐mail: [email protected] 

Page 101: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

87

Optimization of Trigeneration Systems: A Combinatorial Metaheuristic Approach

Mirko M. Stojiljković, Mladen M. Stojiljković, Bratislav D. Blagojević

Abstract: On‐site energy supply systems with cogeneration and trigeneration are acceptable, convenient 

and  widely  used  solutions  for  increasing  the  efficiency  of  energy  conversion,  reducing  pollution  and 

securing energy supply. In order to make these systems financially more attractive, more efficient or more 

environmentally friendly, optimization of their structure, design parameters and operation is required. In 

this  paper,  an  approach  to  synthesis,  design  and  operation  optimization  applicable  primarily  to  the 

systems for buildings energy supply is presented. Synthesis and design optimization is defined and solved 

as  a  combinatorial  problem,  using  genetic  algorithms  and  particle  swarm  optimization, while  optimal 

operation  regimes  are  determined  using  mixed  integer  linear  programming,  i.e.  the  branch‐and‐cut 

method.  This  approach  is  applied  to optimize  structure, design  and operation  related parameters of  a 

trigeneration  plant  that  could  be  used  to  supply  a  real  residential  settlement  in  Niš,  Serbia.  In  this 

example, only a  financial objective  function,  i.e. annual  total  costs,  is  taken  into account, although  the 

methodology might be used for other objective functions, as well as for multiobjective optimization. 

Keywords: Cogeneration, Combinatorial optimization, Energy  supply, Genetic algorithms, Mixed  integer 

linear programming, Particle swarm optimization, Trigeneration 

Corresponding author: Mirko M. Stojiljković, e‐mail: [email protected] 

Page 102: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

88

Cogeneration and Heat Storage in Optimized District Heating Plants.

Impact on Heat Costs and Primary Energy Consumption

Mirko M. Stojiljković, Goran D. Vučković, Dejan M. Mitrović

Abstract:  Implementation of cogeneration and heat storage  technologies  in  the district heating systems 

might  result with  benefits  related  to  efficiency,  environmental  impact,  flexibility  and  security  in  heat 

supply.  Impact on  finances, and consequently  the cost of heat depends on many  factors.  In  this paper, 

potential for implementation of cogeneration together with heat storage in a typical small Serbian district 

heating  system  is  analyzed  from  the  heat  cost  and  primary  energy  consumption  viewpoints.  Several 

models of cogeneration units are considered, in combination with various sizes of heat storage tanks. It is 

assumed that the plant operates during heating seasons only and always in an optimal regime. In order to 

determine the optimal operation regime, a mixed integer linear optimization problem is defined. 

Keywords:  Cogeneration, District  heating, Heat  cost, Heat  storage, Mixed  integer  linear  programming, 

Optimization, Primary energy. 

Corresponding author: Mirko M. Stojiljković, e‐mail: [email protected] 

Page 103: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

89

Particle Swarm Optimization for the optimal tilt angle of solar collectors

Emina Petrović, Milica Jović, Vlastimir Nikolić, Dejan Mitrović, Mirjana Laković

Abstract: Solar energy will play an  increasing  important role  in a future where reducing the dependence 

on  fossil  fuels  and  addressing  environmental  issues  are  a  priority.  The  energy  technology  sector  is 

experiencing marked  change  from  its  traditional  architecture of  large‐scale,  centralized  supply  systems 

that take advantage of significant economies of scale. 

This paper deals with an optimum tilt angle and surfacing of solar collector. The annual optimum tilt angle 

is dependent on many  factors  such as  the weather  condition. To  find out optimum  title angle of  solar 

collector  in this work  is used particle swarm optimization (PSO). The proposed methodology  is shown to 

successfully solve the problem. 

Keywords: tilt angle, solar collectors, particle swarm optimization (PSO). 

Corresponding author: Emina Petrović 

Page 104: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

90

Intelligent contemporary heating control of an amphitheatre

Žarko Ćojbašić, Milan Ristanović, Vlastimir Nikolić, Slavica Stojiljković, Nemanja Marković

Abstract:  It  is widely  recognized  nowadays  that  contemporary  systems  of  building  heating  should  be 

designed in such manner that advanced central and local control is provided, which provides for both high 

comfort  and  rational  heating  energy  consumption.  By  the  European  standard  „EN  15232  ‐  Energy 

performance of buildings –  Impact of Building Automation, Controls and Building Management“ building 

automation, controls and building management systems that provide appropriate energy efficiency class 

are demanded.  In this paper such concept of control of heating system  is presented through solution of 

automation of high education  institution amphitheatre, which provides for the highest energy efficiency 

class  A  with  contemporary  concepts  that  provide  comfort  during  system  usage.  Furthermore,  such 

sophisticated control systems are  further empowered with  intelligent  functions based on application of 

fuzzy and neural approaches, which add autonomous behaviour to the system that additionally stress user 

friendliness and comfort. Control  functions are presented along with description of proposed solutions, 

while techno‐economic analysis is also briefly considered. 

Keywords:  Control,  building  automation,  energy  efficiency,  heating,  amphitheatre,  computational 

intelligence. 

Corresponding author: Žarko Ćojbašić, e‐mail: [email protected] 

Page 105: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

91

Intelligent Control System for Thermal Vision-Based Person-Following Robot Platform

Ivan Ćirić, Žarko Ćojbašić, Vlastimir Nikolić, Tomislav Igić

Abstract: In this paper the supervisory control of the Person‐Following Robot Platform  is presented. The 

main part of the high level control loop of mobile robot platform is a real‐time robust algorithm for human 

detection and  tracking. The main goal was  to enable mobile  robot platform  to  recognize  the person  in 

indoor  environment,  and  to  localize  it  with  accuracy  high  enough  to  allow  adequate  human‐robot 

interaction.  The  developed  computationally  intelligent  control  algorithm  enables  robust  and  reliable 

human  tracking  by mobile  robot  platform.  The  core  of  the  recognition methods  proposed  is  genetic 

optimization of threshold segmentation and classification of detected regions of  interests  in every frame 

acquired  by  thermal  vision  camera.  The  support  vector  machine  classifier  determines  whether  the 

segmented  object  is  human  or  not  based  on  features  extracted  from  the  processed  thermal  image 

independently from current  light conditions and  in situations where no skin colour  is visible. Variation  in 

temperature  across  same  objects,  air  flow with  different  temperature  gradients,  person  overlap while 

crossing  each  other  and  reflections,  put  challenges  in  thermal  imaging  and  will  have  to  be  handled 

intelligently in order to obtain the efficient performance from motion tracking system. 

Keywords: Computational intelligence, Genetic optimization, Thermal Vision. 

Corresponding author: Ivan Ćirić, e‐mail: [email protected] 

Page 106: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

92

Classification of Mobile Objects According to Shape and Size

by Applying the Technique of Digital Image Processing

Aca Micić, Biljana Đorđević, Boban Andjelković

Abstract: Recognizing and classification of products on the conveyor belt accordingly to shape and size is  

very  significant  in  industrial  processes.  Economical  solution  of  this  problem  implies  the  application  of 

standard  industrial  CCD  camera, white  diffuse  light  source  and  standard  personal  computer.  The  light 

source  gives  away white  diffuse  light which  is  registered by CCD  camera  after  the  reflection  from  the 

object surface and  is being  transmitted  to  the personal computer. Forming conditions of digital records 

aren't always optimal, so they need to be processed  in the most adequate way  in order to make  larger 

quantity  of  informations  more  usable.  Benefits  of  this  method  are:  simple  application  of  standard 

techniques  and  commercial  equipment,  great  reaction  speed,  contact‐less  action  and  the  possibility 

includes large working surfaces in one single image. By using comparative analysis of the results obtained 

with  this method and  results, obtained by already  known methods,  it's applicability  can be  confirmed. 

Results of that research are shown in this paper. 

Keywords: Digital image processing, Mobile object dimensions estimation, Pattern recognition. 

Corresponding author: Biljana Đorđević, e‐mail: [email protected] 

Page 107: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

93

Non-linear contrast image enhancement

Biljana Djordjević, Boban Andjelković

Abstract: Precise notation of objects, processes and phenomena significantly affects the functionality of 

mechatronical systems. Conditions, under which records of digital cameras are being realized, still aren't 

optimal, so  their quality needs  to be  improved  in order  to get a number of usable  informations.  In  this 

paper  are  presented  few  image  filtering  techniques, which  contribute  solving  of  this  problem.  Special 

attention  has  been  given  to  a  group  of  non‐linear  filters,  which  usage  influences  image  contrast 

modification and which obtains results that are applicable in real‐life situations. Several methods of image 

contrast enhancing were analyzed: histogram equalization, adaptive histogram equalization, and method 

of homomorphic  filtering.  Image  contrast  improvement and  control of dynamical  range are  realized by 

processing.  Obtained  results  have  been  analyzed,  estimation  of  original  image  quality  and  processed 

image has been executed and their comparative analysis is given. 

Keywords:  non‐linear  contrast  enhancement,  histogram  equalization,  adaptive  histogram  equalization, 

homomorphic filtering, image quality estimation. 

Corresponding author: Biljana Đorđević, e‐mail: [email protected] 

Page 108: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 109: Simterm 2013-Book of Abstracts

8. Fluid Flow, Heat and Mass Transfer, and Combustion

Page 110: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

96

Protective Measures Against Water Hammer

in a Long Pipeline Hydropower Plant with Pelton Turbine

Dragica Milenković, Dragan Svrkota, Milica Nikodijević

Abstract: Water hammer is an unsteady hydraulic problem which is commonly found in the penstocks of 

hydropower  plants.  Due  to  either  a  malfunction  of  the  system  or  inadequate  operation  conditions, 

pipeline may  collapse  or  burst.  In  this  paper  protective measures  against water  hammer  problems  in 

hydropower plant Resavica with Pelton turbine are  investigated. Water hammer phenomena have been 

investigated as part of design process of new hydropower plant Resavica in Serbia. The small hydropower 

plant Resavica is characterized by gross head of 186 meters, pipeline diameter DN800 and length of 7300 

meters. Closure of the pipeline for Pelton turbine in the case of emergency shut‐down and load rejection 

is modelled with closing of turbine main inlet valve, closing of the turbine needles, and combined closing 

of  turbine  inlet valve with by pass valve. The  results obtained with  software developed by authors are 

presented graphically and discussed. 

Keywords: Long pipeline, Pelton turbine, protection, software, water hammer. 

Corresponding author: Dragica Milenković, e‐mail: [email protected] 

Page 111: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

97

Flow and Heat Transfer of Three Immiscible Fluids

in the Presence of Uniform Magnetic Field

Dragiša Nikodijević, Živojin Stamenković, Miloš Kocić, Milica Nikodijević

Abstract:  The  magnetohydrodynamic  flow  of  three  immiscible  fluids  in  a  horizontal  channel  with 

isothermal walls in the presence of an applied magnetic field has been investigated in the paper. All three 

fluids are electrically conducting, while the channel plates are electrically insulated. The general equations 

that describe the discussed problem under the adopted assumptions are reduced to ordinary differential 

equations and closed‐form solutions are obtained in three fluid regions of the channel. Separate solutions 

with appropriate boundary conditions  for each  fluid have been obtained and  these solutions have been 

matched at  the  interface using suitable matching conditions. The analytical  results  for various values of 

the  Hartmann  number,  the  ratio  of  fluid  heights  and  thermal  conductivities  have  been  presented 

graphically to show their effect on the flow and heat transfer characteristics. 

Keywords: flow of immiscible fluids, heat transfer, Hartmann number, magnetic field. 

Corresponding author: Dragiša Nikodijević, e‐mail: [email protected] 

Page 112: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

98

Influence of Water in Liquid Fuel on the Combustion Stability in Fluidized Bed

Milica R. Mladenović, Stevan Đ. Nemoda, Dragoljub V. Dakić, Milijana J. Paprika,

Ana D. Marinković, Branislav S. Repić, Mirko S. Komatina

Abstract:  This  paper  presents  results  of  the  experimental  and  numerical  investigation  of  fluidized  bed 

combustion of unconventional liquid fuels fed by the lateral jet. A special emphasis is given to influence of 

water content  in the fuel on the combustion parameters. During the combustion of the  liquid fuels with 

significant water  content,  a withdrawal of  zone of  the  intense  combustion below  the bed  surface was 

registered. In the paper, it is explained by the assumption that the water in the fuel boosts mixing of the 

fuel  and  the  oxidizer.  This  assumption was  confirmed  by  applying  Euler  two‐fluid model with  kinetic 

theory of granular flow. Numerical simulations have shown that the enhanced mixing of the fuel and the 

oxidizer is caused by instantaneous transition of the water to steam and the expansion of the inlet jet, in 

case of the fuels with high content of volatiles, or spraying of the liquid fuel to fine droplets, in case of the 

fuels with low content of volatiles. 

Keywords: Lateral jet, Fluidized bed, Unconventional liquid fuel, Water content. 

Corresponding author: Milica R. Mladenović, e‐mail: [email protected] 

Page 113: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

99

Influence of Burner Operating Parameters and Fuel Properties

On Pulverized Fuel Combustion

Branislav Repić, Dejan Djurović, Ana Marinković,

Aleksandar Erić, Goran Živković, Milica Mladenović

Abstract: Pulverized fuel firing  is one of the wide modes of fuel utilization. For successful combustion of 

pulverized  fuel  it  is necessary  to ensure adequate  conditions by  the appropriate choice of burners and 

furnace characteristics. Combustion of pulverized fuel with swirl burners utilizing the swirl effects  is very 

significant  and widely  used.  Swirl  flows  are  used  extensively  because  of  their  favourable  influence  on 

stabilization  and  intensification  of  the  combustion  process  and  reduction  of  NOx  emission.  Optimal 

operating conditions of pulverized fuel combustion depend on burner characteristics and fuel properties. 

In  the  paper  are  presented  the  results  of  investigation  of  influence  that  constructive  and  operating 

parameters  of  burner’s  characteristics  and  fuel  properties  (biomass  and  coal)  exert  on  pulverized  fuel 

combustion.  Investigation  of  combustion  of  several  types  of  fuels  (biomass  and  coal)  in  swirl  burner 

models  and  prototypes  were  performed.  Influence  of  the  following  parameters  was  investigated: 

constructive parameters of burners  (type, quarl), burner's operating parameters  (velocity,  temperature 

and quantity of air, swirl number, excess air, concentration of pulverized fuel), and fuel properties (type, 

quality, moisture, ash, volatile and combustible matters contents, pulverized fuel grinding fineness etc.). 

Keywords: Burners, Pulverized fuel, Combustion, Biomass, Coal. 

Corresponding author: Branislav Repić, e‐mail: [email protected] 

Page 114: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

100

Combustion Experiments with Granular Biomass in a

Fluidized Bed Facility

Milica R. Mladenović, Stevan Đ. Nemoda, Dragoljub V.Dakić, Milijana J. Paprika,

Dejan M. Đurović, Branislav S. Repić, Srđan B. Uzelac

Abstract: Rational use of limited energy resources is an increasingly important topic, and biomass thereby 

takes  a  special  place.  Subject  of  this  paper  is  the  combustion  of  granular  biomass  –  corn  kernels.  A 

detailed  description  of  the  demonstrational‐experimental  boiler,  power  300  kW,  combusting 

unconventional  solid  and  liquid  fuels  in  fluidized  bed.  The  experimental  results  of  the  combustion  of 

granular biomass are presented, comprising  temperature  field along  the  furnace height, outlet  flue gas 

analysis, as well as  the FB combustion parameters of  the  fuel. On  the basis of  the obtained  results, an 

assessment  of  the  suitability  of  FB  combustion  of  the  granular  biomass  and  its  utilization  for  energy 

purposes are given. This assessment especially  important  is having  in mind  the 2012 problem with  the 

aflatoxin contamination of the corn when just 32% of the harvests were safe for human food. 

Keywords: Fluidized bed, Granular biomass, Corn, Combustion. 

Corresponding author: Milica R. Mladenović, e‐mail: [email protected] 

Page 115: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

101

Determination of a heat transfer coefficient for the back surface of a perforated plate

Mladen Tomić, Predrag Živković, Anica Milošević, Biljana Milutinović, Petar Đekić

Abstract: Numerical simulations were performed to determine heat transfer coefficient for back surface 

of a perforated plate with square arranged cylindrical perforations. Three parameters were varied  in the 

study: plate porosity, pitch‐based Reynolds number  and  the  fluid, while perforation diamter  and plate 

thicknes were constants. Plate porosity was varied in the range from 0.1 to 0.3 and for working fluid were 

used helium, air, and carbon‐dioxide respectively. The Reynolds number was varied in the range from 50 

to 7000. The Nusselt number was  correlated  in  the  function of Reynolds number, Prandtl number and 

pitch‐to‐diameter ratio. On the end of the paper a comparison was done with other authors correlations. 

The difference was found to be acceptable. 

Keywords: heat transfer, perforated plate, pitch, porosity. 

Corresponding author: Mladen Tomić, e‐mail: [email protected] 

Page 116: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

102

Determination of a perforated plate convective heat transfer coefficient

for wide range of Prandtl numbers

Mladen Tomić, Mića Vukić, Predrag Živković, Gradimir Ilić

Abstract: Numerical simulations were performed  to determine heat  transfer coefficient of a perforated 

plate with  square  arranged  cylindrical  perforations.  Three  parameters were  varied  in  the  study:  plate 

porosity, pitch‐based Reynolds number and the fluid, while perforation diamter and plate thicknes were 

constants. Plate porosity was varied in the range from 0.1 to 0.4 and for working fluid were usedt helium, 

air, carbon‐dioxide and water respectively, thus making the range of Prandtl number between 0.68 and 7. 

The Reynolds number was varied in the range from 50 to 7000. The Nusselt number was correlated in the 

function of Reynolds number, Prandtl number  and pitch‐to‐diameter  ratio. On  the  end of  the paper  a 

comparison was done with other authors correlations. The difference was found to be acceptable. 

Keywords: heat transfer, perforated plate, pitch, porosity. 

Corresponding author: Mladen Tomić, e‐mail: [email protected] 

Page 117: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

103

Research of Effectiveness of HHO Production for Use in Internal Combustion Engines

Miodrag Milenković, Miloš Milošević, Dušan Stamenković, Milan Pavlović

Abstract:  HHO  systems  are  designed  to  produce  hydrogen  and  oxygen  from  water.  The  question  is 

whether and how much  the combustion of  fossil  fuels  in  internal combustion engines can be enhanced 

and complemented with such systems. There are several ways for producing HHO gas. In this paper one of 

HHO systems, which uses electrolysis  for obtaining HHO gas,  is proposed. For electrolysis,  the plates of 

316L stainless steel with 15%‐ing aqueous solution of NaOH as the electrolyte were used. This research 

was done  in the function of obtaining a certain amount of gas under certain conditions: temperature of 

generator,  current,  voltage,  different  frequency  values  and  pulse  width.  Also,  the  required  time  for 

obtaining  one  liter  of HHO  gas mixture was measured.  This  generator  of HHO  gas  is  composed  of  13 

panels of stainless steel 316L. With this configuration generator stands 1 liter of HHO gas per minute with 

using of about 3 Wh of energy. At a constant current of I = 12.9 A, voltage of U = 26.9 V, 100% PWM pulse 

width and 0.5 kHz of frequency, for 1 liter of HHO gas per minute, it was necessary to consume 2.852 Wh 

of energy, while at a constant current of I = 9.8 A, a voltage of U = 27.8 V, 50% PWM pulse width and 0.5 

kHz of frequency, for 1 liter of HHO gas per minute, it was necessary to consume 3.011 Wh of energy. 

Keywords: Electrolysis, Generators of HHO gas, HHO gas, PWM. 

Corresponding author: Miodrag Milenković, e‐mail: [email protected] 

Page 118: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

104

Long-wavelength Marangoni instability

in a binary mixture layer with nonlinear Soret effect

Slavtcho Slavtchev, Penka Kalitzova-Kurteva, Alex Oron

Abstract:  The  thermodiffusion  or  Soret  effect  in  binary  systems  is  called  nonlinear  when  the 

thermodiffusive flux is proportional to the temperature gradient with a coefficient being linear function of 

the  solute  concentration,  instead  of  constant  as  for  linear  Soret  effect.  The  nonlinear  effect  is mostly 

pronounced in very dilute solutions and can be significant in some separation processes.  

The  report  deals with  the  long‐wavelength Marangoni  instability  in  a  thin  horizontal  layer  of  a  binary 

mixture, subjected to a vertical constant temperature gradient. The  layer  is bounded by rigid plate from 

below  and  free  non‐deformable  surface  from  above.  It  is  heated  from  below  and  the  free  surface  is 

considered to be poorly conducting.  

The nonlinear dynamic behavior of  the  liquid  layer  is  studied  in  the  case of monotonic  instability. The 

solution  of  the  dimensionless  equations  of  mass  and  momentum  balances,  heat  transfer  and  mass 

diffusion  is presented near  the  linear stability  threshold  in  the  form of series  in a small parameter  that 

measures the supercriticality above the threshold. A nonlinear equation for spatiotemporal evolution of 

the system is derived. The bifurcation analysis of that equation for three kinds of patterns: rolls, squares, 

and hexagonal patterns, reveals the conditions for their emergence and stability. 

Keywords: bifurcation analysis, long‐wavelength instability, monotonic Marangoni convection, non‐linear 

Soret effect. 

Corresponding author: Slavtcho Slavtchev, e‐mail: [email protected] 

Page 119: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

105

Analysis of thermodynamic parameters in the injection mold with metal inserts

Saša Ranđelović, Saša Nikolić, Mladomir Milutinović

Abstract: The process of  injection molding today  is the widespread  industrial technology market throws 

an increasing number of finished products. Although the process depends on a lot of the large number of 

technological  parameters  is  necessary  to  continuously monitor  key  thermodynamic  quantities,  such  as 

temperature, pressure, speed, melt etc. that have a decisive  influence to the quality of the finished part 

and  the productivity of  the  entire process. On  the  example of molding  complex parts  for wide use  to 

analyze the parameters of the process. 

Keywords: Injection molding, Temperature filed, Pressure filed. 

Corresponding author: Saša Ranđelović, e‐mail: [email protected] 

Page 120: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 121: Simterm 2013-Book of Abstracts

9. Environmental Protection

Page 122: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

108

Carbon Dioxide Emission from TPP Nikola Tesla A and B units

Zoran Marković, Milić Erić, Dejan Cvetinović, Predrag Stefanović, Vuk Spasojević , Predrag Skobalj

Abstract: Low‐calorific lignite from Kolubara open‐pit mines is mainly used for heat and power generation 

in  "Thermal  Power  Plants Nikola  Tesla"  ‐  TENT, Obrenovac.  TENT  is  the  largest  electricity  producer  in 

Serbia.  TENT  units  are  not  equipped  with  adequate  carbon  dioxide  emission monitoring  systems  for 

continuous measurements. Since the CO2 emission by lignite combustion is the primary source of GHG in 

Serbia  (with a share of more  than 40%  in  total GHG emission),  the  IPCC methodology suggests  that  the 

calculation of CO2  emissions  shall be based on  the  actual  coal  characteristics  and not on  the  constant 

value carbon emission factor CEF =27.6 [tC/TJ] as defined by the Tier 1 methodology. This paper presents 

the results of measurement/calculation of carbon and carbon dioxide emission factors of Kolubara lignite 

and specific emissions of carbon dioxide from four TENT A and two TENT B units, based on the results of 

in‐situ measurements and detailed laboratory analysis of Kolubara lignite, flying and bottom ash samples, 

collected  during  in‐situ measurements  of  carbon  dioxide  emissions  from  these  units.  Analysis  of  the 

obtained experimental results have proved  that carbon emission  factor of  the Kolubara raw  lignite CEFr 

with net (lower) calorific value Qdr  in the range 6 ÷ 10 MJ/kg, can be represented by a  linear correlation 

CEFr  [tC/TJ]  =  34  407  ‐  0.5891 Qdr  [MJ/kg],  giving  the  considerably  higher  values  for  CEFr  than  value 

recommended by the IPCC Tier 1 methodology for lignite. The result of the measurements suggest higher 

specific  CO2  emissions  values  for  small  thermal  power  units with  power  of  200MW  (units A1  and A2) 

compared with specific CO2 emissions from units of 350MW (units A4 and A6) and 670MW (units B1 and 

B2). 

Keywords:  Carbon  dioxide  emission,  carbon  emission  factor  estimation,  Kolubara  mine  low‐calorific 

lignite. 

Corresponding author: Zoran Marković, e‐mail: [email protected] 

Page 123: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

109

Reduction of Particulate Matter Emission of the Upgraded Electrostatic Precipitators

at Unit B2 of the TPP “Nikola Tesla”

Milić Erić, Predrag Stefanović, Zoran Marković, Predrag Škobalj,

Nikola Živković, Vuk Spasojević, Dejan Cvetinović

Abstract: According  to obligations,  transposition of  the Directive 2001/80/EC  into  state  legislation have 

been performed: Low on air protection (Sl. Glasnik RS br. 36/09) and the Directive on Limitation emission 

values for the pollutants emitted  in air (Sl. Glasnik RS br. 71/10) were adopted by the Parliament, while 

Electric  Power  Industry  of  Serbia  (JP  EPS)  as  a  socially  responsible  company  have  started  with 

reconstructions  and modernization  of  the  electrostatic  precipitators  on  all  their  units  since  2005.  TPP 

Nikola Tesla B performed reconstruction of the electrostatic precipitators at unit B2 with increased power 

level, during 2011. 

Paper presents results of the measurements of particulate matter concentration performed as a part of 

guarantee investigations for the reconstructed electrostatic precipitators. Measurements were performed 

in  accordance  with  standards  ISO  9096  and  EN  13284‐1,  by  the  Institute  of  Nuclear  Sciences  Vinča, 

Laboratory for Thermal Engineering and Energy as an independent institution. 

Keywords: electrostatic precipitator, emission, modernization, particulate matter, reconstruction. 

Corresponding author: Milić Erić, e‐mail: [email protected] 

Page 124: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

110

Indoor air parameters measurements in kindergartens

located in different urban environments

Ivan Lazović, Sandra Stefanović, Žana Stevanović, Marija Živković,

Maja Đurović-Petrović, Žarko Stevanović

Abstract: Children  require good  indoor environment  since  indoor air quality  is very  important  for  their 

growth  and  wellbeing.  Since  their  educational  process  begins  in  kindergarten,  they  spend  indoors 

between 5 and 10 hours a day, wherefore the quality of air within the building  is of crucial  importance. 

This  study  caries  out  indoor  air  quality measurements  results,  performed  in  two  naturally  ventilated 

kindergartens. Buildings were  chosen  based  on  urban  environment  features.  Environmental  air  quality 

was the main reference for choosing these buildings. One of kindergartens is located in the industrial part 

of Bor city. The second  is situated within Belgrade worst traffic core. The measurements were obtained 

during  the winter heating period, and the results  implied air temperature, relative humidity and carbon 

dioxide concentration. The classroom average concentration of carbon dioxide often exceeded the value 

of 1500 ppm during its full occupancy, which indicates inadequate ventilation. Analysis of measurements 

also  determined  high  correlation  between  humidity  and  carbon  dioxide  concentration.  This  fact may 

constitute a solid basis for implementation of the fresh air supply strategy. 

Keywords:  indoor  air  quality  (IAQ),  environmental  air  quality  (EAQ),  carbon  dioxide  (CO2),  relative 

humidity (RH), temperature. 

Corresponding author: Ivan Lazović, e‐mail: [email protected] 

Page 125: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

111

The Environmental Indicators Related to Indoor Air Quality in Schools

Valentina Turanjanin, Biljana Vučićević, Marina Jovanović, Sandra Stefanović

Abstract: This paper presents  set of environmental  indicators of  indoor air quality as a very  important 

component of indoor environment. The indoor air quality indicators are divided in three groups: physical 

(temperature,  relative  humidity  and  Air  Exchange  Rates),  gaseous  (carbon  dioxide,  nitrogen  dioxide, 

ozone,  formaldehyde, volatile organic compounds) and particulate  (PM2.5 and PM10)  IAQ  indicators. The 

indicators, formed for an elementary school in the urban area, are shown. 

Keywords: Indoor Air Quality, Environmental Indicators, Schools, Sustainability. 

Corresponding author: Valentina Turanjanin, e‐mail: [email protected] 

Page 126: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

112

Indoor Air Pollution Modeling of Belgrade Typical Dwelling

Sandra Stefanović, Marija Živković, Ivan Lazović, Žana Stevanović,

Maja Đurović-Petrović, Borislav Grubor, Žarko Stevanović

Abstract: The central concern of indoor air quality (IAQ) analysis is the prediction of airborne contaminant 

dispersal  in  buildings. Airborne  contaminants  disperse  throughout  buildings  in  a  complex manner  that 

depends on many parameters: the nature of air movements (in‐to, out‐of and within the building system), 

the influence of the heating and natural ventilation, the possibility of removal by filtration or contribution, 

by  generation  of  contaminants  etc.  For  IAQ  analysis we  seek  to  comprehensively model  all  of  these 

phenomena.  The  aim  of  this  paper  is  to  present methodology  used  for  determination  of  airflow  and 

contaminant  related phenomena. Subsequently,  the goal was  to model and  investigate possible  indoor 

contaminant  behavior  as  a  result  of  implementation  of  building  energy  efficiency measures  and GHG 

emission  mitigation  scenarios.  As  a  reference  example  representation,  modeling  and  simulation 

performance of one typical Belgrade dwelling has been performed. It incorporates developing of dwelling 

idealization,  schematic  representation,  defining  its  components,  performing  simulation  and  at  the  end 

review of results. 

Keywords: Indoor Air Quality, Contaminant behavior, Contaminant dispersal, Multi‐zone modeling. 

Corresponding author: Sandra Stefanović, e‐mail: [email protected] 

Page 127: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

113

AHP method for waste treatments ranking in terms of impact on the environment

Biljana Milutinović, Gordana Stefanović, Goran Vučković, Mladen Tomić, Petar Djekić

Abstract:  When  making  the  decision  on  the  selection  of  appropriate  waste  treatment,  one  of  the 

important aspects  is environmental protection. Different waste treatments have different effects on the 

environment,  which  is  expressed  through  a  variety  of  environmental  indicators.  To  assess  the 

environmental impact of a certain waste treatment, it is necessary to carry out an adequate analysis of all 

influential environmental  criteria. The main problem  in  the analysis  is  to determine  the  indicators  that 

clearly and fully sublimate the most important influential factors. The presented study was carried out on 

the example of waste management in the city of Niš. Several scenarios of waste management have been 

made. Three experiments were conducted  in order to assess  influence of environmental  indicators: first 

experiment was done using four indicators, second was done using seven indicators and third experiment 

was done using ten  indicators. The comparative results of scenario analysis are presented  in this paper. 

Ranking of each scenario was performed based on multi‐criteria analysis, the AHP method  is used. With 

the  increasing  number  of  environmental  indicators  it  is  shown  that  it  is  possible  to make  a  clearer 

difference between the waste treatments in terms of the impact on the environment. 

Keywords: Multi‐criteria analysis, AHP method, Waste management, Environmental Indicators. 

Corresponding author: Biljana Milutinović, e‐mail: [email protected] 

Page 128: Simterm 2013-Book of Abstracts

16th Symposium on Thermal Science and Engineering of Serbia Sokobanja, Serbia, October 22–25, 2013

Society of Thermal Engineers of Serbia Faculty of Mechanical Engineering in Niš

114

Effective and Environmental Parameters of Diesel Engines

Using Biodiesel and Biodiesel – Petro Diesel Blends

Dame Dimitrovski

Abstract:  This  paper  describes  the  basic mechanisms  that  lead  to  the  thermal  fatigue  phenomenon. 

Thermal  fatigue  is  a  process  of  damage  origination  and  growth  in  machine  parts  and  structural 

components  due  to  changes  in  internal  energy  caused  by  multiple  cyclic  or  periodic  changes  of 

temperature.  This  phenomenon  is  produced  basically  by  cyclic  or  periodic  temperature  changes  and 

complete or partial restriction of thermal deformation. The restriction may be due to external or internal 

factors. The  results obtained  so  far  suggest  that  thermal  fatigue has much  in  common with  creep and 

mechanical fatigue. At this time  it  is not possible to present a complete general mechanism for damage 

growth in thermal fatigue, so that further research is needed. This complex phenomenon requires further 

research efforts. The aim of this paper is to highlight the thermal fatigue phenomenon, its importance and 

consequences which these thermal stresses can cause.  In this paper the main concepts which appear  in 

this  field was mentioned and pointed out  the  importance of  thermal stresses. Mechanisms of  initiation 

and propagation of the thermal fatigue cracks are also briefly mentioned. 

Keywords: Thermal fatigue, Thermal stress, Crack propagation, Failure mechanism. 

Corresponding author: Dame Dimitrovski, e‐mail: [email protected] 

 

Page 129: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 130: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 131: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 132: Simterm 2013-Book of Abstracts

 

 

 

Mramor 18251, Mramorsko brdo bb 

 

Tel  018‐694‐550; 018‐694‐054; 

018‐694‐332; 018‐694‐551; 

018‐694‐552; 018‐694‐328 

 

Page 133: Simterm 2013-Book of Abstracts

Akcionarsko društvo HERZ Armaturen proizašlo je iz firme Gebauer & Lehrner, koja je osnovana davne 1896. godine . Tokom svog postojanja dugog 116 godina, kompanija se specijalizovala za proizvodnju i razvoj visokokvalitetnih armatura za grejanje, hlađenje i klimatizaciju. Na čelu kompanije u svojstvu vlasnika i Generalnog menadžera nalazi se g‐din Dr Gerhard Glinzerer. Danas je HERZ Armaturen GmbH, sa oko 1.500 zaposlenih, jedini austrijski i jedan od najvažnijih proizvodača termostatskih ventila, regulacione armature, sistema podnog grejanja, kotlova na pelet, solarnih sistema i toplotnih pumpi u Evropi. 

Sedište  kompanije HERZ Armaturen  od  1986.  godine  je  u  novoj  poslovnoj  zgradi  u Wien  –  Itzendorf, A‐1230, Richard‐Strauss Strasse 22. Ovde se nalaze proizvodnja armatura, centralni magacin i poslovno rukovodstvo. HERZ Armaturen u svom sastavu ima 8 fabrika i sve su u okviru Evropske unije: Austrija, Poljska, Rumunija i Slovenija. 

Kompanija HERZ Armaturen  ima predstavništva u skoro svim evropskim državama, na Bliskom  Istoku, Severnoj  i Južnoj Americi. Oko 60% proizvedene armatura se izvozi. 

Trajni uspeh HERZ Armaturen zasnovan je na proizvodnom principu, da se samo tehnički zreli i visokokvalitetni proizvodi puštaju na tržište. Dugogodišnje iskustvo, kao i specijalizacija na polju grejne i regulacione tehnike, doprineli su razvoju brojnih inovativnih rešenja u sektoru uštede energije, kao i unapredjenju oblika i dizajna HERZ proizvoda. 

HERZ  ‐  termostatski  ventili  "DE  LUXE"  predstavljaju  simbiozu  visoke  tehnike  i  luksuznog  oblika  i  dizajna.  Osim  toga,  HERZ Armaturen  razvija  zajedno  sa  poznatim  evropskim  sistemskim  proizvođačima  koncepte  za  uvođenje  regulacione  armature "krojene po meri" sa ciljem uštede energije i troškova grejanja. 

HERZ Armaturen poseduje moderan sistem osiguranja kvaliteta u kome mnoge  firme  tesno sarađuju. HERZ proizvodi se stalno podvrgavaju  ispitivanjima  u  internacionalnim  i  nacionalnim  nezavisnim  institutima.  HERZ  termostatski  ventili  odgovaraju Evropskoj Normi (EN215). 

HERZ Armaturen u Srbiji, više od 20 godina, vrši prodaju preko svojih distributera.U 2003. godini otvoreno  je predstavništvo za Srbiju,  Crnu  Goru  i Makedoniju.  Od  maja  2009.  godine,  HERZ  Armaturen  ima  svoj  poslovno‐skladišni  objekat  na  1650  m², Industrijska zona bb, Nova Pazova.  

U  sklopu poslovnog objekta nalazi  se magacin na  1200 m²  i  školski  centar,  gde  inženjeri  tehničke podrške permanentno  vrše obuku za projektante i instalatere termotehničkih instalacija. 

Page 134: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 135: Simterm 2013-Book of Abstracts

* Senzori* Termostati, presostati* Mikroprocesorski regulatori* Regulacioni ventili* Elektromotorni pokreta i* Izmenjiva

* Centralni sistemi

čči toplote

* Merila toplotne energije

AUTOMATIKAU FUNKCIJI

www.feniksbb.com

18000 Niš, Toponički put bb018 / 4575-556, 4575-557, 4575-33311000 Beograd, Ustanička 152/4

011 / 347-3978, 288-0926

www.feniksbb.comfeniksbb feniksbb.com@

.

Page 136: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 137: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 138: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 139: Simterm 2013-Book of Abstracts

PREDUZEĆE ZA PROIZVODNJU, INŽENJERING, UNUTRAŠNJU I SPOLJNU TRGOVINU

Tadeuša Košćuška 56 11000 Beograd Tel/fax: +381 11 6557 930; 6557 927

http:// www.viaocel.rs e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]

Osnovna delatnost preduzeća VIA OCEL d.o.o. je inženjering termotehničkih i termoenergetskih postrojenja, što podrazumeva sve faze počev od izrade projektno tehničke dokumentacije, izvođenja radova pa do kasnijeg održavanja sistema, trgovina proizvodima crne i obojene metalurgije. U kratkom periodu VIA OCEL je zauzeo jednu od vodećih pozicija u ovim delatnostima i postao pouzdan partner zahvaljujući visokom kvalitetu svojih usluga.

NAJZNAČAJNIJE REFERENCE:

JKP BEOGRADSKE ELEKTRANE: 

   Modernizacija toplotnih podstanica za daljinsko grejanje, toplovodi i priključenja objekata, 

rekonstrukcija toplane Konjarnik  i Novi Beograd , izmenjivačka stanica TO Novi Beograd . 

 

JP ELEKTROPRIVREDA SRBIJE ‐ TE NIKOLA TESLA, OBRENOVAC: 

Proizvodnja grejnih površina, isporuka elemenata za pregrejače 

i međupregrejače, izrada i isporuka ekonomajzera , izrada i 

isporuka  ulaznih i izlaznih komora  pregrejača pare, izrada i 

isporuka  parovoda, izrada i isporuka  radnih kola mlina za 

ugalj ‐ N 400.42,kapaciteta 130t/h.     TE  KRAJOVA,  RUMUNIJA                    Izrada i isporuka  aksijalnih                                      ventilatora dimnog gasa. 

Page 140: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 141: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 142: Simterm 2013-Book of Abstracts
Page 143: Simterm 2013-Book of Abstracts

 

Preduzece  Nova  Yutkl  doo  Nis  je  generalni  zastupnik  Nova  TKL  doo  Duga  Resa  Karlovac (nekadasnja" Jugoturbina") za prostore Srbije, BIH, i Crne Gore. Pretezna delatnost preduzeca je distribucija,  nalevanje  i  izrada  novih  kliznih  lezajeva  koji  se  primenjuju  u  raznim  oblastima industrije(na  kompresorma,  EM  velike  snage  ,  reduktorima,  pumpama),  crnoj  i  obojenoj metalurgiji,  rudarstvu(na mlinovima   uglja,  cementa  i  rude), energetici  (  klizni  lezajevi parnih  i hidro turbina i generatora), brodogradnji (lezajevi na brodskim motorima) kao i remont reduktora raznih dimenzija i snaga. 

Neki  od  vaznijih  korisnika  nasih  usluga  su HE  Bistrica,HE  Perucica,  TE  Kolubara,  TE Gacko,  TE Ugljevik, RTB Bor i mnogi drugi na ovim prostorima. 

U  saradnji  sa  firmom  Inkla    GmbH  iz  Austrije  pored  ove  delatnosti  Nova  Yutkl  je  distributer zaptivnih  materijala  americke  kompanijea  GARLOCK  (pletenice,  ravne  zaptivke,  semeninzi  za industriju    i energetiku, EVSP setovi za   zaptivanje na vretenima ventila    i   vratilima pumpi.   PS zaptivke u prehrambenoj , farmaceutskoj i hemijskoj industriji. Takode smo isporucivali i mozemo  da  isporucujemo  i opremu za Termo  i Hidro elektrane Ruske proizvodnje kao  i rezervne delove LMZ turbine i rezervne delove generatora ruske proizvodnje. Od nedavno smo poceli distribuciju i isporuku regulacionih ventila za paru i toplu vodu engleskog proizvodaca WEER. 

S  obzirom  na  siroku  nasu  delatnost  koja  je  vezana  pretezno  za  energetiku  tj.  Hidro  i  Termo centrale otvoreni  smo  smo  za  svaku vrstu  saradnje  i   pozivamo  sve  zainteresovane da nam  se obrate putem E‐maila na adresu: [email protected] . 

 

Nova Yutkl doo Nis  

 

Sasa Todorovic