|
|
Rozvoj inverzních úloh vedení tepla se zaměřením na velmi rychlé procesy v mikroskopických měřítcích
Bellerová, Hana ; Jaroš, Michal (oponent) ; Dohnal, Mirko (oponent) ; Raudenský, Miroslav (vedoucí práce)
Řešením inverzní úlohy je okrajová podmínka v rovnici vedení tepla. Z její znalosti lze určit teplotní pole chlazeného tělesa. V práci jsou zkoumány způsoby, jak zvýšit přesnost výsledků získaných řešením inverzní úlohy založeném na Beckově sekvenčním algoritmu. Pozornost je zaměřena na děje, při kterých se okrajová podmínka mění velmi rychle, a je tak náročnější ji určit. Je ukázáno, že umístění a typ termočlánku hrají v přesnosti výpočtu zásadní úlohu, dále to je frekvence měření a rozlišitelnost přístroje pro záznam dat z termočlánku. Také nastavení parametrů inverzní úlohy je nutno pečlivě uvážit. Poznatky z teoretické části práce jsou využity v experimentální části, v níž je zkoumána chladicí intenzita při ostřiku ocelového vzorku vodou s nanočásticemi Al2O3, TiO2, Fe a uhlíkovými nanovlákny MWNT o třech různých koncentracích. Experimenty byly provedeny pro tři různé ostřikové vzdálenosti (40, 100, 160 mm), tři průtoky (1, 1.5, 2 kg/min) a dva typy trysek (kuželová a jednopaprsková). Z porovnání s vodou je intenzita chlazení nanokapalinami překvapivě nižší a to až o 30% s výjimkou 1 hm.% uhlíkových nanovláken ve vodě dopadajících na horký povrch ze vzdálenosti 100 mm. V tomto případě bylo dosaženo zvýšení až o 174%. Na závěr jsou vyloženy možné důvody pozorovaného chování nanokapalin.
|
|
|
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.
|
|
|
VLIV PARAMETRŮ VYSOKOTLAKÉHO OSTŘIKU NA KVALITU ODOKUJENÍ
Vavrečka, Lukáš ; Toman,, Zdeněk (oponent) ; Pavliska,, Martin (oponent) ; Horský, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se komplexně zabývá procesem hydraulického odokujení horkých povrchů. Hydraulické odokujení je proces, při němž jsou odstraňovány vrstvy oxidů z horkých, obvykle ocelových povrchů za pomoci vysokotlakého ostřiku vodním paprskem. Kvalita odokujení je významná pro výslednou kvalitu povrchu válcovaného produktu. Nedostatečné odokujení způsobuje mimo snížení výsledné kvality produktu také značné opotřebení pracovních válců a ztrátu výnosů. Vodní paprsek působí na povrch okují dvěma způsoby. Prvním je mechanická síla dopadající vody a druhým je teplotní ovlivnění ostřikované oblasti způsobující teplotní šok. Existuje mnoho teorií o tom, na jakém principu jsou při tomto procesu okuje odstraňovány. Úkolem této práce tedy bylo objasnit použitelnost jednotlivých teorií a to jak teoreticky, matematickým modelování, tak prakticky, experimenty simulujícími samotný proces odokujení. V experimentální části byly provedeny tři typy experimentálních měření. Prvním je měření dynamické síly vodního paprsku trysky- impaktního tlaku. Druhým je měření teploty ve vzorku během průjezdu pod ostřikovou tryskou a určení součinitele přestupu tepla pomocí inverzní úlohy. Třetím je simulace samotného procesu odokujení a zhodnocení výsledné kvality ostřikovaného povrchu stanovením množství zbylých okují. Data z prvního a druhého typu měření jsou současně použita i jako okrajové podmínky pro výpočtové modely. Ve druhé, výpočtové části byl v MKP (metoda konečných prvků) systému ANSYS vytvořen matematický 2D a 3D model základního materiálu s vrstvou okují. Na těchto modelech byl zkoumán vliv změřených okrajových podmínek na průběh napětí ve vrstvě okují. Byl rovněž zkoumán vliv zadávaných materiálových vlastností. Ty jsou totiž velice špatně měřitelné a objevují se v literatuře se značným rozptylem.
|
|
|
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.
|
|
|
Rozvoj inverzních úloh vedení tepla se zaměřením na velmi rychlé procesy v mikroskopických měřítcích
Bellerová, Hana ; Jaroš, Michal (oponent) ; Dohnal, Mirko (oponent) ; Raudenský, Miroslav (vedoucí práce)
Řešením inverzní úlohy je okrajová podmínka v rovnici vedení tepla. Z její znalosti lze určit teplotní pole chlazeného tělesa. V práci jsou zkoumány způsoby, jak zvýšit přesnost výsledků získaných řešením inverzní úlohy založeném na Beckově sekvenčním algoritmu. Pozornost je zaměřena na děje, při kterých se okrajová podmínka mění velmi rychle, a je tak náročnější ji určit. Je ukázáno, že umístění a typ termočlánku hrají v přesnosti výpočtu zásadní úlohu, dále to je frekvence měření a rozlišitelnost přístroje pro záznam dat z termočlánku. Také nastavení parametrů inverzní úlohy je nutno pečlivě uvážit. Poznatky z teoretické části práce jsou využity v experimentální části, v níž je zkoumána chladicí intenzita při ostřiku ocelového vzorku vodou s nanočásticemi Al2O3, TiO2, Fe a uhlíkovými nanovlákny MWNT o třech různých koncentracích. Experimenty byly provedeny pro tři různé ostřikové vzdálenosti (40, 100, 160 mm), tři průtoky (1, 1.5, 2 kg/min) a dva typy trysek (kuželová a jednopaprsková). Z porovnání s vodou je intenzita chlazení nanokapalinami překvapivě nižší a to až o 30% s výjimkou 1 hm.% uhlíkových nanovláken ve vodě dopadajících na horký povrch ze vzdálenosti 100 mm. V tomto případě bylo dosaženo zvýšení až o 174%. Na závěr jsou vyloženy možné důvody pozorovaného chování nanokapalin.
|
|
|
VLIV PARAMETRŮ VYSOKOTLAKÉHO OSTŘIKU NA KVALITU ODOKUJENÍ
Vavrečka, Lukáš ; Toman,, Zdeněk (oponent) ; Pavliska,, Martin (oponent) ; Horský, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se komplexně zabývá procesem hydraulického odokujení horkých povrchů. Hydraulické odokujení je proces, při němž jsou odstraňovány vrstvy oxidů z horkých, obvykle ocelových povrchů za pomoci vysokotlakého ostřiku vodním paprskem. Kvalita odokujení je významná pro výslednou kvalitu povrchu válcovaného produktu. Nedostatečné odokujení způsobuje mimo snížení výsledné kvality produktu také značné opotřebení pracovních válců a ztrátu výnosů. Vodní paprsek působí na povrch okují dvěma způsoby. Prvním je mechanická síla dopadající vody a druhým je teplotní ovlivnění ostřikované oblasti způsobující teplotní šok. Existuje mnoho teorií o tom, na jakém principu jsou při tomto procesu okuje odstraňovány. Úkolem této práce tedy bylo objasnit použitelnost jednotlivých teorií a to jak teoreticky, matematickým modelování, tak prakticky, experimenty simulujícími samotný proces odokujení. V experimentální části byly provedeny tři typy experimentálních měření. Prvním je měření dynamické síly vodního paprsku trysky- impaktního tlaku. Druhým je měření teploty ve vzorku během průjezdu pod ostřikovou tryskou a určení součinitele přestupu tepla pomocí inverzní úlohy. Třetím je simulace samotného procesu odokujení a zhodnocení výsledné kvality ostřikovaného povrchu stanovením množství zbylých okují. Data z prvního a druhého typu měření jsou současně použita i jako okrajové podmínky pro výpočtové modely. Ve druhé, výpočtové části byl v MKP (metoda konečných prvků) systému ANSYS vytvořen matematický 2D a 3D model základního materiálu s vrstvou okují. Na těchto modelech byl zkoumán vliv změřených okrajových podmínek na průběh napětí ve vrstvě okují. Byl rovněž zkoumán vliv zadávaných materiálových vlastností. Ty jsou totiž velice špatně měřitelné a objevují se v literatuře se značným rozptylem.
|
host ::
RSS.