|
|
Low-Cost Filtration Barriers for Ultrafine Particles Separation
Kejík, Pavel ; Fekete, Roman (referee) ; Lapčík, Ĺubomír (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
V mnoha oborech jsou stále využívána anorganická filtrační media založená na materiálech, jejichž výroba využívá primární suroviny. Jejich výroba je tedy energeticky náročná a v důsledku nákladná a neohleduplná k životnímu prostředí. Cílem této práce je ověřit možnost využití alkalicky aktivovaných materiálů na bázi sekundárních surovin, především vysokopecních strusek (BFS) a popílků z uhelných elektráren (FA), pro výrobu porézních médií schopných v budoucnosti nahradit keramické a jiné anorganické filtry. Výzkum je rozvinut skrze experimentální design založený na výpočetním schématu samostatně vyvinutém s pomocí programu MATLAB. Toto schéma počítá vhodná složení směsí na základě poměrů obsahu nejdůležitějších oxidů ve vstupních surovinách. Tak je zajištěno zohlednění proměnlivého složení vstupních surovin a práce je tím hodnotnější, že její výsledky jsou skrze početní nástroj zohledňující základní oxidové složení surovin zobecnitelné. Zároveň byly však pro srovnání a lepší názornost závislostí vlastností na složení navrhnuty a připraveny i série vzorků založené vždy pouze na jedné ze surovin. Z výsledků vyplývá, že pevnost vzorků z těchto směsí (vytvrzených 24 hodin při 70 °C) ve čtyřbodové ohybové zkoušce dle ČSN EN 12390 5 může přesáhnout 7,6 MPa. Dosažením co možná nejvyšší porozity však zákonitě negativně ovlivňuje pevnost materiálu a výsledný materiál tedy dosahuje pevnosti těsně nad hranicí 6,3 MPa. Výsledky obecně dokazují, že nejvíce je pevnost materiálů ovlivněna poměrem SiO2/Al2O3 a množstvím alkalického aktivátoru. Z výsledků vyplývá, že alkalicky aktivované materiály (AAM) na bázi strusky dosahují i více než dvojnásobné pevnosti analogických materiálů na bázi elektrárenského popílku. Velikost pórů materiálů připravených z tříděných surovin s velikostí zrna od desítek po lehce přes sto mikronů se ve většině případů pohybuje v rozmezí desetin ž jednotek mikronů, v případě výsledného materiálu je to pak přibližně 0,2 mikronu. Celková porozita lisovaných těles se pohybuje těsně pod 40 %, což je v tomto případě téměř dvojnásobek ve srovnání s totožnými materiály na bázi netříděných surovin. Výsledky rovněž ukazují, že materiály na bázi strusky vykazují nižší porozitu než ty na bázi popílku, což je patrně způsobeno rozdílnou morfologií částic obou materiálů – částice strusky jsou nepravidelně hranaté a částice popílku kulaté. V průběhu experimentální činnosti byla pozorována tvorba výkvětů u materiálů na bázi elektrárenských popílků. Pomocí Energo-disperzní spektroskopické analýzy (EDS) byly výkvěty identifikovány jako hydroxid sodný procházející karbonatací za účasti vzdušného CO2. Test permeability vyžadoval, kvůli velmi jemné povaze porézní struktury, přípravu asymetrických filtračních přepážek. Tyto přepážky dosáhli propustnosti 138 L/h.m2.bar pro vodu a 1320 L/h.m2.bar pro vzduch.
|
|
|
Limit Modes of Particulate Materials Classifiers
Adamčík, Martin ; Štěpánek, František (referee) ; Fekete, Roman (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
S požadavky materiálových věd na stále menší částice jsou potřebné i nové přístupy a metody jejich klasifikace. V disertační práci jsou zkoumány struktury turbulentního proudění a trajektorie částic uvnitř dynamického větrného třídiče. Zvyšující se výpočtový výkon a nové modely turbulence a přístupy modelování komplexních plně turbulentních problémů řešením Navier-Stokesových rovnic umožňují zkoumání stále menších lokálních proudových struktur a vlastností proudění s větší přesností. Částice menší než 10 mikronů jsou více ovlivnitelné a jejich klasifikace do hrubé nebo jemné frakce závisí na malých vírových strukturách. Práce se zaměřuje na podmínky nutné ke klasifikaci částic pod 10 mikronů, což je současná hranice možností metody větrné separace. CFD software a poslední poznatky modelování turbulence jsou použity v numerické simulaci proudových polí dynamického větrného třídiče a jsou zkoumány efekty měnících se operačních parametrů na proudová pole a klasifikaci diskrétní fáze. Experimentální verifikace numerických predikcí je realizovaná prostřednictvím částicové anemometrie na základě statistického zpracování obrazu (PIV) a proudění lopatkami rotoru je vizualizováno. Predikované trajektorie částic jsou experimentálně ověřeny třídícími testy na větrném třídiči a granulometrie je určená pomocí laserové difrakční metody. Zkoumány jsou Trompovy křivky a efektivita třídění.
|
|
|
Development of a Fluid Curtain for Gaseous Exhalations Absorption
Krištof, Ondřej ; Fekete, Roman (referee) ; Lapčík,, Lubomír (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
The dissertation thesis deals with the application of absorption methods for the separation of gaseous pollutants from polluted gaseous mixtures using a pilot plant scrubber. The efficiency of the gaseous pollutant removal was determined based on the hydrodynamic distribution of fluids inside the spray chamber. A TF-28 150 spiral nozzle, which was used to spray the absorption liquid, was experimentally characterized. Specifically, the pressure impact pattern of the liquid produced by the nozzle was investigated using intrusive methods and the effective spray angles, the modes of primary and secondary atomization, the droplet size and liquid velocity distributions were determined using non-intrusive optical methods. Numerical simulations of flow of model gas phase inside the sprinkler head and spraying of the liquid through the spiral nozzle were also carried out. The obtained data can be applied to estimate the interface area and together with the determination of the coefficient of total mass transfer thus define the kinetics of chemisorption for a given absorbent/absorbate combination.
|
|
|
Bulk properties of selected particulate matter from the point of view of various measuring techniques
Bógyiová, Csilla ; Fekete,, Roman (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
This thesis focuses on particular materials and their flow properties. Handling of powder materials has an impact on technologic processes like storage, transport or dosage. In pharmacy flow properties are used for tabletting process of pills. For a correctly designed technologic process it is necessary to know the flow behaviour of powder materials. Measuring is the best way to study flow properties. The most commonly used instrument for measuring flowability are described in this thesis. Two different devices (Jenike shear device and Freeman FT4) were used to perform the experiments for the comparison of results. The tested materials were particular materials used in pharmacy. To further expand upon the research and to represent the importance of flowability, enclose to this work is a report regarding the examination of pyrolysis coke analyse from MOL Slovnaft.
|
|
|
Bulk properties of fine particulate solids as the function of the selected material parameters.
Slanina, Ondřej ; Roman,, Fekete (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
The theoretical part of the thesis focuses on the description of particulate materials and their mechanical behaviors with a focus on flow properties. Great emphasis is placed on measuring the shear properties using a Jenike shear machine, on the correct procedure for standardized measurement and evaluation using Mohr's circles. The theoretical part focuses on the characterization of particulate matter using a variety of methods available, such as visual, separation, sedimentation, surface methods and methods of scanning field and flow. The practical part is focused on the determination of flow characteristics and surface finishing of finely ground limestone Omyacarb VA with various grain sizes. The surface was modified using stearic acid and calcium stearate. Attention was paid to the influence of the concentration of surface-regulating substances on the flowability of the material. The flowability of commercially supplied material was compared with lab modified materials and the determination of the theoretical content of stearic acid or calcium stearate was accomplished. Shear properties were measured using the Jenike shear machine. The material was further tested by laser diffraction and SEM with EDS particle surface analysis and elemental surface mapping.
|
|
|
Bulk properties of fine powders.
Zubek, Piotr ; Roman,, Fekete (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
The subject of this thesis is the measurement of flow properties of powder materials. The theoretical part deals with particulate substances in general and describes the basic principles of flow behavior of powder materials. In the theoretical part is a description of the Jenike Shear Tester and Ring Shear Tester. The following section summarizes the Standard Shear Testing Technique. Measurements were carried out on the new apparatus Laboratory of Chemical Engineering. The measurement was selected 5 samples of limestone Omyacarb ® from Omya CZ s.r.o. Individual samples varied in four different particle size distributions and one sample was surface-modified hydrophobic stearic acid. Tests were conducted at 3 levels of the preshear normal stress - 2.5 kPa, 5 kPa and 7.5 kPa. Distribution function of particle size in the material data sheets supplied by the manufacturer were verified using a laser particle size analyzer Sympatec Helos KR purchased in the Materials Research Centre at the Faculty of Chemistry at Brno University of Technology.
|
|
|
Development of a Fluid Curtain for Gaseous Exhalations Absorption
Krištof, Ondřej ; Fekete, Roman (referee) ; Lapčík,, Lubomír (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
The dissertation thesis deals with the application of absorption methods for the separation of gaseous pollutants from polluted gaseous mixtures using a pilot plant scrubber. The efficiency of the gaseous pollutant removal was determined based on the hydrodynamic distribution of fluids inside the spray chamber. A TF-28 150 spiral nozzle, which was used to spray the absorption liquid, was experimentally characterized. Specifically, the pressure impact pattern of the liquid produced by the nozzle was investigated using intrusive methods and the effective spray angles, the modes of primary and secondary atomization, the droplet size and liquid velocity distributions were determined using non-intrusive optical methods. Numerical simulations of flow of model gas phase inside the sprinkler head and spraying of the liquid through the spiral nozzle were also carried out. The obtained data can be applied to estimate the interface area and together with the determination of the coefficient of total mass transfer thus define the kinetics of chemisorption for a given absorbent/absorbate combination.
|
|
|
Low-Cost Filtration Barriers for Ultrafine Particles Separation
Kejík, Pavel ; Fekete, Roman (referee) ; Lapčík, Ĺubomír (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
V mnoha oborech jsou stále využívána anorganická filtrační media založená na materiálech, jejichž výroba využívá primární suroviny. Jejich výroba je tedy energeticky náročná a v důsledku nákladná a neohleduplná k životnímu prostředí. Cílem této práce je ověřit možnost využití alkalicky aktivovaných materiálů na bázi sekundárních surovin, především vysokopecních strusek (BFS) a popílků z uhelných elektráren (FA), pro výrobu porézních médií schopných v budoucnosti nahradit keramické a jiné anorganické filtry. Výzkum je rozvinut skrze experimentální design založený na výpočetním schématu samostatně vyvinutém s pomocí programu MATLAB. Toto schéma počítá vhodná složení směsí na základě poměrů obsahu nejdůležitějších oxidů ve vstupních surovinách. Tak je zajištěno zohlednění proměnlivého složení vstupních surovin a práce je tím hodnotnější, že její výsledky jsou skrze početní nástroj zohledňující základní oxidové složení surovin zobecnitelné. Zároveň byly však pro srovnání a lepší názornost závislostí vlastností na složení navrhnuty a připraveny i série vzorků založené vždy pouze na jedné ze surovin. Z výsledků vyplývá, že pevnost vzorků z těchto směsí (vytvrzených 24 hodin při 70 °C) ve čtyřbodové ohybové zkoušce dle ČSN EN 12390 5 může přesáhnout 7,6 MPa. Dosažením co možná nejvyšší porozity však zákonitě negativně ovlivňuje pevnost materiálu a výsledný materiál tedy dosahuje pevnosti těsně nad hranicí 6,3 MPa. Výsledky obecně dokazují, že nejvíce je pevnost materiálů ovlivněna poměrem SiO2/Al2O3 a množstvím alkalického aktivátoru. Z výsledků vyplývá, že alkalicky aktivované materiály (AAM) na bázi strusky dosahují i více než dvojnásobné pevnosti analogických materiálů na bázi elektrárenského popílku. Velikost pórů materiálů připravených z tříděných surovin s velikostí zrna od desítek po lehce přes sto mikronů se ve většině případů pohybuje v rozmezí desetin ž jednotek mikronů, v případě výsledného materiálu je to pak přibližně 0,2 mikronu. Celková porozita lisovaných těles se pohybuje těsně pod 40 %, což je v tomto případě téměř dvojnásobek ve srovnání s totožnými materiály na bázi netříděných surovin. Výsledky rovněž ukazují, že materiály na bázi strusky vykazují nižší porozitu než ty na bázi popílku, což je patrně způsobeno rozdílnou morfologií částic obou materiálů – částice strusky jsou nepravidelně hranaté a částice popílku kulaté. V průběhu experimentální činnosti byla pozorována tvorba výkvětů u materiálů na bázi elektrárenských popílků. Pomocí Energo-disperzní spektroskopické analýzy (EDS) byly výkvěty identifikovány jako hydroxid sodný procházející karbonatací za účasti vzdušného CO2. Test permeability vyžadoval, kvůli velmi jemné povaze porézní struktury, přípravu asymetrických filtračních přepážek. Tyto přepážky dosáhli propustnosti 138 L/h.m2.bar pro vodu a 1320 L/h.m2.bar pro vzduch.
|
|
|
Bulk properties of selected particulate matter from the point of view of various measuring techniques
Bógyiová, Csilla ; Fekete,, Roman (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
This thesis focuses on particular materials and their flow properties. Handling of powder materials has an impact on technologic processes like storage, transport or dosage. In pharmacy flow properties are used for tabletting process of pills. For a correctly designed technologic process it is necessary to know the flow behaviour of powder materials. Measuring is the best way to study flow properties. The most commonly used instrument for measuring flowability are described in this thesis. Two different devices (Jenike shear device and Freeman FT4) were used to perform the experiments for the comparison of results. The tested materials were particular materials used in pharmacy. To further expand upon the research and to represent the importance of flowability, enclose to this work is a report regarding the examination of pyrolysis coke analyse from MOL Slovnaft.
|
|
|
Limit Modes of Particulate Materials Classifiers
Adamčík, Martin ; Štěpánek, František (referee) ; Fekete, Roman (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
S požadavky materiálových věd na stále menší částice jsou potřebné i nové přístupy a metody jejich klasifikace. V disertační práci jsou zkoumány struktury turbulentního proudění a trajektorie částic uvnitř dynamického větrného třídiče. Zvyšující se výpočtový výkon a nové modely turbulence a přístupy modelování komplexních plně turbulentních problémů řešením Navier-Stokesových rovnic umožňují zkoumání stále menších lokálních proudových struktur a vlastností proudění s větší přesností. Částice menší než 10 mikronů jsou více ovlivnitelné a jejich klasifikace do hrubé nebo jemné frakce závisí na malých vírových strukturách. Práce se zaměřuje na podmínky nutné ke klasifikaci částic pod 10 mikronů, což je současná hranice možností metody větrné separace. CFD software a poslední poznatky modelování turbulence jsou použity v numerické simulaci proudových polí dynamického větrného třídiče a jsou zkoumány efekty měnících se operačních parametrů na proudová pole a klasifikaci diskrétní fáze. Experimentální verifikace numerických predikcí je realizovaná prostřednictvím částicové anemometrie na základě statistického zpracování obrazu (PIV) a proudění lopatkami rotoru je vizualizováno. Predikované trajektorie částic jsou experimentálně ověřeny třídícími testy na větrném třídiči a granulometrie je určená pomocí laserové difrakční metody. Zkoumány jsou Trompovy křivky a efektivita třídění.
|
guest ::
RSS feed.