|
|
Návrh výměníku tepla
Buzík, Jiří ; Lošák, Pavel (oponent) ; Nekvasil, Richard (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na tepelně-hydraulický a pevnostní návrh tepelného výměníku s U-trubkovým svazkem uvnitř pláště. Úvodní část práce seznamuje s problematikou návrhu tepelného výměníku. Další část popisuje tepelně-hydraulický návrh vytvořený v softwaru Maple 16.0 pomocí Kernovy metody a metody Bell-Delaware. Kontrola tepelně-hydraulického návrhu je provedena v softwaru HTRI. Pro kontrolu kritických míst proudícího média v mezitrubkovém prostoru je vytvořen CFD model v softwaru ANSYS Fluent 14.0. Pevnostní návrh je vytvořen v softwaru Sant’Ambrogio dle normy ČSN EN 13 445. V poslední části je zkontrolováno hrdlo návrhem dle analýzy tedy pomocí MKP dle normy ČSN EN 13 445.
|
|
|
Duplikátory nerezových tlakových aparátů
Kamarád, Miroslav ; Buzík, Jiří (oponent) ; Lošák, Pavel (vedoucí práce)
Tlakové nádoby zaujímají významné místo na poli procesních zařízení díky jejich širokému využití v různých odvětvích průmyslu. Z pohledu návrhu a dimenzování je kladen velký důraz na přesnost, spolehlivost a především bezpečnost. Bakalářská práce je zaměřena na zhotovení pevnostní analýzy tlakového duplikátoru dle normy ČSN EN 13 445 [1]. Pevnostní analýza byla provedena metodou konečných prvků (MKP) s využitím programu ANSYS Workbench společně s kategorizací napětí dle ČSN EN 13 445 [1].
|
|
|
Pevnostní výpočet trubkovnice tepelného výměníku se zaměřením na ekonomické zhodnocení
Horniak, Patrik ; Vincour, Dušan (oponent) ; Buzík, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na pevnostní výpočet trubkovnice zadaného tepelného výměníku s pláštěm. Jde o trubkový výměník s pevnými trubkovnicemi a přímými trubkami. Navrhovaná trubkovnice je integrální s pláštěm, těsněná ke komoře s přírubovým okrajem. První část práce je věnována seznámení se s problematikou tepelných výměníků a trubkovnic. Výpočtová část práce se zabývá pevnostním návrhem tloušťky trubkovnice na základě normy ČSN EN 13 445. Ve výpočtové části jsou uvedeny vstupní parametry, základní podmínky výpočtu, rovnice potřebné pro výpočet maximálních napětí působících ve výměníku a pevnostní podmínky kontrolovaných součástí. Závěrem této části je zhodnocení dosažených výsledků vypočtených za pomoci programovacího jazyka Python v prostředí Spyder. Kontrola správnosti výsledků je provedena na základě výpočtů v programu Visual Vessel Design (VVD). Poslední částí práce je ekonomické zhodnocení celého návrhu na základě rozdílné volby kontrolovaného materiálu trubkovnice.
|
|
|
Srovnání přístupů pro návrh přírubových spojů
Hrbáček, Jan ; Dohnal, Miloslav (oponent) ; Buzík, Jiří (vedoucí práce)
Přírubové spoje jsou často využívaným typem spojení v průmyslové praxi. Jsou na ně kladeny nároky na jejich dimenzování, pevnost a těsnost. Jejich správný a bezchybný návrh může být řízen buď výpočtem, nebo výběrem normalizovaných součástí (příruby, šroubu, matice, atd.) dle požadavků stanovených normou. Tato bakalářská práce se zabývá kvalitativním porovnáním přístupů pro pevnostní návrh přírubového spoje podle norem ČSN EN 13445, AD 2000 Merkblatt a ASME Code. K práci je zvolen programovací jazyk Python.
|
|
|
Kontrolní pevnostní výpočet napojení potrubí
Dohnal, Milan ; Buzík, Jiří (oponent) ; Létal, Tomáš (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na kontrolní pevnostní výpočet potrubního systému se zohledněním lokálních účinků tepelného zatížení. Pro správnou funkci řešeného systému, je třeba, aby odolával provozním zatížením, a umožňoval tak kontinuální dopravu procesního média v rámci propojených aparátů. V případě vyšetřovaného systému je nutné zohlednit proměnné teplotní zatížení jednotlivých potrubních větví v místě napojení na hlavní transferové potrubí. Hlavní částí práce je posouzení vlivů provozních podmínek na nejvíce namáhané úseky konstrukce pomocí teplotních a napěťově-deformačních analýz metodou konečných prvků provedených v programu ANSYS Mechanical. Přípustnost analyzované části potrubního systému je vyhodnocena jak srovnáním získaných napětí s dovolenými hodnotami dle normy ASME B31.3 Process piping, tak i s využitím kategorizace napětí podle normy ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Jelikož všechny hodnoty napětí jsou nižší než jejich příslušné dovolené hodnoty, je odolnost potrubního systému dle použitých metod hodnocena jako vyhovující.
|
|
|
Pevnostní návrh závěsu s nestandardními rozměry
Zajíc, Jonáš ; Buzík, Jiří (oponent) ; Lošák, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce byla vytvořena ve spolupráci s firmo MPS Gradior. Práce se zabývá návrhem a analýzou jedno třmenného závěsu s nenormalizovanými rozměry pro potrubí s označením DN 1400. Cílem bakalářské práce bylo vytvoření návrhu závěsu na základě předchozí literární rešerše a následná pevnostní analýza pod statickým silovým zatížením za pomocí metody konečných prvků za použití softwaru ANSYS. Po ověření funkčnosti a bezpečnosti navrhovaného modelu byla vytvořena detailní výkresová dokumentace, která sloužila jako podklad pro výrobu prototypového dílu.
|
|
|
Analýza cyklické únavy trubkového svazku vlivem proudění pracovního média
Buzík, Jiří ; Vincour, Dušan (oponent) ; Lukavský, Jiří (oponent) ; Vejvoda, Stanislav (vedoucí práce)
Hlavním cílem dizertační práce je kontrola trubkového svazku na cyklickou únavu způsobenou prouděním pracovního média v mezitrubkovém prostoru. Únava způsobená prouděním je způsobena vibracemi vyvolanými prouděním. Zkoumané vibrace jsou vyvolány vzájemnou interakcí dvou fází (pevné a tekuté). Předkládaná práce je zaměřena především na interakci trubkových svazků s tekutinou. Současná úroveň poznání v této oblasti umožňuje predikovat především únosnost v oblasti statického, resp. kvazi-statického zatížení. Tyto predikce jsou založeny na metodách srovnávající klíčové vibrační veličiny, jako jsou frekvence, amplitudy, případně rychlosti (viz. TEMA [1]). Tímto způsobem je možno rychle a relativně přesně určit výskyt vibrací, není však možné kvantitativně hodnotit vliv těchto vibrací na poškození trubkového svazku a predikovat tak jeho životnost, k čemuž by bylo zapotřebí určit např. teplotní pole a rozložení sil od tekutiny na tomto svazku. Současné metody numerických analýz velmi dobře umožňují řešit tuto problematiku velmi přesně avšak na úkor výpočtového času, výpočetních prostředků a licencí. Přínosem této práce je využití uživatelem definovaných funkcí (UDF) jakožto metody, která umožňuje napodobit interakci tekutiny a struktury v softwaru ANSYS Fluent. Tato práce klade velkou váhu na využití metod současného stavu poznání pro verifikaci a validaci výsledků, pro ověření výše zmíněné metody. Pro verifikaci a validaci výsledků jsou použity například experimentálně naměřené závislosti Reynoldsova a Strouhalova čísla, odporového součinitele nebo např. rozložení tlakového součinitele kolem trubky. Zároveň využívá metodu konečných prvků jakožto nástroje pro napěťově-deformační výpočet klíčové části na trubce, jakou je spoj trubka-trubkovnice. Dalším přínosem této práce je rozšíření grafického návrhu tepelného výměníku dle Poddara a Polleyho [2] o kontrolu na vibrační poškození dle metody popsané v publikaci TEMA [1]. Předkládaná práce upozorňuje na obrovský vliv rychlosti proudících tekutin jak na trubkové, tak mezitrubkové straně pro návrh tepelného výměníku. Jako etalon poškození si autor vybral výměník s označením 104 z publikace Heat Exchanger Tube Vibration Data Bank [3]. U tohoto výměníku bylo prokazatelně zjištěno vibrační poškození vlivem přestřižení trubek o přepážky. V poslední části jsou nastíněny možnosti a limity dalšího pokračování této práce.
|
|
|
Integrované řešení jednotky „waste gas-to-energy“
Freisleben, Vít ; Buzík, Jiří (oponent) ; Reppich, Marcus (oponent) ; Jegla, Zdeněk (vedoucí práce)
Jednotky pro energetické využití plynných odpadů – anglicky „Waste Gas-to-Energy“ (WGtE) – umožňují jejich termické zpracování a současně energetické využití. Provoz jednotek WGtE je však spojen s velkou spotřebou externího paliva a produkované spaliny vyžadují aplikaci technologie čištění spalin. Tato dizertační práce prezentuje výsledky doktorského studia zaměřeného na téma integrovaného řešení jednotky WGtE, což je účinný přístup pro dosažení úspor spotřeby externího paliva při minimalizaci investičních nákladů. Nejprve je zde představena vyvinutá analytická metoda pro návrh technologických úprav existujících jednotek WGtE zpracovávajících odpadní plyny za účelem dosažení jejich hospodárného a více ekologického provozu. Pozornost je věnována především popisu vytvořených matematických vztahů a grafických nástrojů, které mohou být využity odbornou veřejností, zejména provozovateli jednotek WGtE. Pro další snížení negativního vlivu těchto provozů na životní prostředí je druhou oblastí řešenou v dizertační práci vývoj zařízení na čištění spalin redukcí koncentrace oxidů dusíku. Vedle technologické koncepce a konstrukčního provedení tohoto zařízení jsou zde prezentovány výsledky experimentální činnosti v laboratorních i průmyslových podmínkách, kde byl potvrzen velký potenciál využití těchto zařízení jak v jednotkách WGtE, tak v celé řadě dalších průmyslových spalovacích zařízení.
|
|
|
Výpočtové modelování distribuce toku pracovních látek v procesních zařízeních
Babička Fialová, Dominika ; Reppich, Marcus (oponent) ; Buzík, Jiří (oponent) ; Jegla, Zdeněk (vedoucí práce)
Nerovnoměrná distribuce toku látek je stav, při němž vzniklé lokální teplotní či rychlostní extrémy mohou významně ovlivnit provoz zařízení. Přesto se současná průmyslová praxe věnuje predikci distribuce toku látek jen velmi omezeně, především v rámci analýzy příčin provozních potíží zařízení a v oblasti detailních numerických analýz finálních návrhů. Naopak v oblasti úvodního návrhu zařízení je tato problematika silně zanedbána, což negativně ovlivňuje spolehlivost výsledného zařízení. Dizertační práce proto představuje vyvíjený kompozitní modelovací systém, který umožňuje systematicky a efektivně zahrnout predikci distribuce toku látek do výpočetních postupů se zaměřením na zařízení pracující v konvekčním režimu přenosu tepla a bez změny fáze pracovních látek. Navržený kompozitní modelovací systém zasahuje do tradičních výpočtových postupů ve dvou úrovních -- v rámci stanovení nerovnoměrné distribuce toku pracovních látek a jejího následného dopadu na přenos tepla v zařízení. V rozsáhlé rešerši dostupných výpočtových metod a přístupů, které slouží k predikci a analýze proudění a distribuce tepla v konvekčních výměnících, jsou diskutovány jejich možnosti a omezení. V návaznosti na tento rozbor jsou detailně analyzovány vybrané separátní modely. Nerovnoměrnost distribuce toku média v trubkovém prostoru zařízení se standardními válcovými komorami je stanovena pomocí diferenciálního 1D modelu. V zařízení, jehož komory mají nekonstantní průtočný průřez, je distribuce toku látky predikována diskrétním (algebraickým) 1D modelem. Za předpokladu, že je požadováno zohlednit vliv nerovnoměrného toku látky v mezitrubkovém prostoru výměníku a zároveň nejsou k dispozici naměřená data, využívá kompozitní modelovací systém data ze zobecněného CFD modelu simulujícího tok tekutiny v širokých kanálech. Informace o distribuci pracovních látek pak využívá adaptovaný maticový model pro 2D analýzu přenosu tepla v zařízení. Dále jsou v práci prezentovány provedené modifikace použitých výpočtových metod. Přesnost a aplikovatelnost vyvíjených modelů je ilustrována na vybraných průmyslových úlohách. Další oblastí výzkumu, která je v práci popsána, je úprava toku prostřednictvím modifikace tvaru distribuční komory, konkrétně lineární změny výšky distributoru. Zvláště u geometrie s optimalizovanou modifikací bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, a to zlepšení distribuce toku média o 7 %. Představený kompozitní modelovací systém umožňuje rychle a přesně identifikovat slabá místa klasického návrhu procesního zařízení. Použité metody, které doplňují tradiční tepelně-hydraulické výpočty trubkových výměníků tepla s křížovým tokem, jsou výpočetně nenáročné, a jak ukázalo srovnání s komerčním softwarem, jsou zároveň i dostatečně přesné. V závěru práce je nastíněno další směřování vývoje kompozitního modelovacího systému jako součásti uceleného rámce tzv. low-cost modelování spalovacích zařízení pro procesní průmysl.
|
|
|
CFD simulace vibrací vyvolaných prouděním
Kubíček, Radek ; Vondál, Jiří (oponent) ; Buzík, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zaměřuje na vibrace trubky vyvolané prouděním. Jejím hlavním cílem a přínosem je analýza tuhosti trubky při kontaktu dvou trubek a následné užití obdržených hodnot a závislostí pro CFD simulace vybrané geometrie. Práci lze rozdělit do tří částí. První část se věnuje současnému stavu poznání v oblasti vibrací vyvolaných prouděním. Uvádí základní mechanismy vibrací a metody k jejich potlačení. Druhá část se zabývá stanovením tuhosti trubky o zvolené geometrii a to i při vzniku kolize s jinou trubkou. Závěrečná část demonstruje a vyhodnocuje aplikaci získaných charakteristik v CFD simulacích.
|
host ::
RSS.