|
|
Stefanův problém vedení tepla s fázovou přeměnou a jeho analytické řešení
Kesler, René ; Mauder, Tomáš (oponent) ; Klimeš, Lubomír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá analytickým řešením úloh vedení tepla s fázovou přeměnou, které jsou nazvány jako klasický Stefanův problém. Nejprve je odvozena diferenciální rovnice vedení tepla a také je vytvořen matematický model Stefanova problému. Největší pozornost je následně věnována odvozování analytických řešení pro úlohy, u nichž lze tato řešení nalézt. K implementaci získaných řešení ve vhodném programovacím prostředí bylo zvoleno prostředí MATLAB. Práce také obsahuje popis vytvořeného programu a grafického rozhraní v MATLABu. Programem byly následně vyřešeny zvolené počáteční úlohy.
|
|
|
Zařízení pro měření tepelného odporu rukavic
Pelikán, Jakub ; Fišer, Jan (oponent) ; Hejčík, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce řeší dnes již zcela běžnou problematiku ochrany zdraví při práci. Konkrétně ochranu lidské ruky při práci v extrémně chladném prostředí. Jedná se o rozbor materiálu vhodného pro sestavení umělé ruky, schopné měřit tepelný odpor rukavic. Byl proveden rozbor řady materiálů, které disponují vhodnými tepelně vodivými vlastnostmi. Každý typ topného segmentu byl experimentálně testován a byla posuzována vhodnost použití pro naši aplikaci. Experimenty probíhaly vždy zahřátím vzorku pomocí elektrického proudu a následným zkoumáním teplotních polí na povrchu topného segmentu. Teplotní pole byla zaznamenávána termokamerou. Při zkoumání kompozitních tkanin jsme nedosáhli žádných uspokojivých výsledků, které by bylo možné použít pro sestrojení umělé ruky. Naproti tomu kaptonová fólie podávala velice zajímavé výsledky, a proto bychom ji nakonec doporučili. Kaptonovou fólii je nutné upravit dle způsobu uvedeného v závěru práce. Tato práce dává jasný přehled a inspiraci pro další zkoumání variant řešení přístroje vhodného pro měření tepelného odporu rukavic. Najde efektivní využití ve výzkumných ústavech i ve společnostech, které se zabývají výrobou ochranných oděvů.
|
|
| |
|
|
Akcelerace numerického výpočtu vedení tepla v tuhých tělesech v inverzních úlohách
Ondruch, Tomáš ; Komínek, Jan (oponent) ; Pohanka, Michal (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá možnostmi urychlení numerických výpočtů, které jsou prováděny v rámci řešení úloh vedení tepla v tuhých tělesech. Práce shrnuje základní poznatky o principech přenosu tepla s důrazem na vedení. Dále se věnuje teorii metody kontrolních objemů, která umožňuje převést danou přímou úlohu vedení tepla do tvaru soustavy lineárních rovnic s řídkou maticí. Přehledově je popsána problematika inverzních úloh vedení tepla, v rámci kterých jsou výpočty přímých úloh intenzivně využívány. Jsou představeny vybrané numerické metody, které lze pro účely časově efektivního řešení přímých úloh vedení tepla využít. Vysvětleny jsou poznatky o implementaci výpočtů a jejich testování na modelové úloze dvourozměrného vedení tepla. Dosažené výsledky jsou porovnány a zhodnoceny z hlediska časové náročnosti testovaných přístupů.
|
|
|
Návrh optimálních parametrů vícevrstvého keramického ochranného povlaku pro vysokoteplotní aplikace
Dohnalík, Petr ; Hrstka, Miroslav (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce bylo stanovení vhodné kompozice ochranného povlaku, skládajícího se z několika různých vrstev konkrétních materiálů, s ohledem na residuální napětí indukované v povlaku v důsledku rozdílných součinitelů teplotní roztažnosti jeho jednotlivých složek. Ochrannými povlaky jsou v této práci myšleny tepelné a environmentální bariéry, které mají za úkol chránit součásti před vysokými teplotami. V práci je uveden nezbytný teoretický úvod do problematiky tepelných a environmentálních bariér. Zde jsou uvedeny základní koncepce skladby jednotlivých vrstev, používané materiály a způsoby nanášení. Obsažená rešeršní studie podává přehled, jakým způsobem se v současnosti přistupuje k výpočtovému modelování residuálních napětí zejména v tepelných bariérách nanesených plazmovým nástřikem. V práci je blíže představena klasická laminátová teorie, která byla použita k výpočtům zbytkových napětí v rámci povlakové struktury. Standardně tato metoda předpokládá homogenní teplotní pole po výšce laminátu, nicméně v této práci byl nalezen způsob, jak ji rozšířit o zahrnutí proměnné teploty po výšce analyzované struktury. V praktické části práce je vytvořený model použit pro hledání vhodných vlastností dvouvrstvého až čtyřvrstvého povlaku. Výpočty byly provedeny jak pro konstantní teplotu, tak pro gradient teploty po výšce modelu. Výstupy analytického modelu založeného na rozšířené klasické laminátové teorii jsou ve vybraných případech ověřeny pomocí numerického modelu.
|
|
|
Stefanův problém vedení tepla s fázovou přeměnou a jeho analytické řešení
Kesler, René ; Mauder, Tomáš (oponent) ; Klimeš, Lubomír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá analytickým řešením úloh vedení tepla s fázovou přeměnou, které jsou nazvány jako klasický Stefanův problém. Nejprve je odvozena diferenciální rovnice vedení tepla a také je vytvořen matematický model Stefanova problému. Největší pozornost je následně věnována odvozování analytických řešení pro úlohy, u nichž lze tato řešení nalézt. K implementaci získaných řešení ve vhodném programovacím prostředí bylo zvoleno prostředí MATLAB. Práce také obsahuje popis vytvořeného programu a grafického rozhraní v MATLABu. Programem byly následně vyřešeny zvolené počáteční úlohy.
|
|
|
Tepelný odpor v kontaktu těles za vysokých teplot
Kvapil, Jiří ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Brestovič, Tomáš (oponent) ; Horský, Jaroslav (vedoucí práce)
V poslední době se v průmyslu stále častěji používají numerické simulace k optimalizaci výrobních procesů. Tyto numerické simulace ale potřebují velké množství vstupních parametrů a některé z těchto parametrů nejsou dosud dostatečně popsány. Jedním z těchto parametrů je tepelný odpor v kontaktu, který je v literatuře nedostatečně popsán pro vyšší teploty a vyšší kontaktní tlaky. Tato práce předkládá metodiku jak tepelný odpor experimentálně měřit a odvodit součinitel přestupu tepla v kontaktu, který je převrácenou hodnotou k tepelnému odporu a může být v numerických simulacích použit jako okrajová podmínka popisující přestup tepla při kontaktu dvou těles. Pro účely experimentálních měření tepelného odporu bylo v Laboratoři přenosu tepla a proudění, VUT v Brně sestrojeno experimentální zařízení, které umožňuje měřit tepelný odpor mezi dvěma tělesy za různých podmínek, které vzniknou nastavením parametrů, jakými jsou např. kontaktní tlak, počáteční teplota těles, typ materiálu, drsnost povrchu těles, přítomnost okují na povrchu atd. Tělesa v kontaktu se označují jako senzor a vzorek a jsou v nich zabudována teplotní čidla, která při experimentu zaznamenávají teplotu. Poté jsou teplotní průběhy použity v numerickém výpočtu, který využívá inverzní metodu vedení tepla. Výsledkem výpočtu je stanovení průběhu součinitele přestupu tepla v kontaktu během experimentu. Na závěr jsou výsledky shrnuty a je popsáno chování tepelného odporu v závislosti na parametrech, které ho ovlivňují.
|
|
|
Metoda řešení úloh vedení tepla v materiálu s fázovou změnou s obsahem nanočástic
Kopečková, Barbora ; Knotek, Stanislav (oponent) ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá problematikou vedení tepla v materiálech s fázovou přeměnou (PCM) a v PCM s obsahem nanočástic. Podrobněji uvádí odvození jak stacionárních, tak i nestacionárních rovnic vedení tepla pro 1D, 2D i 3D případy. Pro řešení těchto rovnic je použita metoda konečných objemů, jejíž princip je zde také důkladně popsán. Cílem práce je vývoj modelu pro 2D řešení teplotního pole při vedení tepla v PCM a posouzení vlivu implementace nanočástic do tohoto materiálu na dané teplotní pole. K vývoji modelu, výpočtům a vykreslení grafů byl použit software MATLAB.
|
|
|
Zařízení pro měření tepelného odporu rukavic
Pelikán, Jakub ; Fišer, Jan (oponent) ; Hejčík, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce řeší dnes již zcela běžnou problematiku ochrany zdraví při práci. Konkrétně ochranu lidské ruky při práci v extrémně chladném prostředí. Jedná se o rozbor materiálu vhodného pro sestavení umělé ruky, schopné měřit tepelný odpor rukavic. Byl proveden rozbor řady materiálů, které disponují vhodnými tepelně vodivými vlastnostmi. Každý typ topného segmentu byl experimentálně testován a byla posuzována vhodnost použití pro naši aplikaci. Experimenty probíhaly vždy zahřátím vzorku pomocí elektrického proudu a následným zkoumáním teplotních polí na povrchu topného segmentu. Teplotní pole byla zaznamenávána termokamerou. Při zkoumání kompozitních tkanin jsme nedosáhli žádných uspokojivých výsledků, které by bylo možné použít pro sestrojení umělé ruky. Naproti tomu kaptonová fólie podávala velice zajímavé výsledky, a proto bychom ji nakonec doporučili. Kaptonovou fólii je nutné upravit dle způsobu uvedeného v závěru práce. Tato práce dává jasný přehled a inspiraci pro další zkoumání variant řešení přístroje vhodného pro měření tepelného odporu rukavic. Najde efektivní využití ve výzkumných ústavech i ve společnostech, které se zabývají výrobou ochranných oděvů.
|
|
|
Nepřímotopný ohřev vzduchu
Beneš, Josef ; Adam, Pavel (oponent) ; Počinková, Marcela (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá nepřímotopným ohřevem vzduchu ve vzduchotechnických jednotkách. V teoretické části práce jsou vymezeny jednotlivé druhy výměníků v závislosti na druhu umístění ve vzduchotechnickém systému, na druhu použitého materiálu a druhu teplonosné látky. Problematice výpočtu přenosu tepla u výměníků a popisu způsobů regulace primární teplonosné látky je věnována samostatná kapitola. V experimentální části se práce zaměřuje na stanovení výkonu stávajícího vzduchotechnického výměníku při určitém teplotním spádu a různých teplonosných látkách. Ve výpočtové části, na základě hodnot stanovených měřením, jsou navrhnuty dvě varianty řešení pro využívání technologického odpadního tepla. Pro závěrečné zhodnocení jednotlivých řešení byla jako kritéria zvolena efektivita využití a investiční náklady nutné pro realizaci.
|
host ::
RSS.