|
|
Investigating the evolution of laser induced plasmas by complementary optical and spectroscopic methods
Buday, Jakub ; Novotný, Karel (oponent) ; Pouzar, Miroslav (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a method of analytical chemistry that provides a qualitative and quantitative sample analysis. As this method has been implemented in more and more applications, certain limitations and drawbacks have been raised from this progress. Some of these limitations are connected to the fact, that the ablation process of a~sample is fast and dynamic and the changes of the plasma plume in time and space are a question of a few microseconds. As this can cause certain limitations in the analysis process, there has been a question of how to minimize or eliminate these problems. For this purpose, supplementary methods have been more and more implemented in the LIBS experiments. The goal is simple, acquire more information from the complex process of the ablation and improve the analytical performance of LIBS, be it in the scope of qualitative or quantitative analysis. Here lies the main motivation of this dissertation thesis. Goal of this thesis was to research, implement and utilize supplementary methods, that could be used in combination with the existing LIBS experimental setup. As a result, direct plasma imaging, shadowgraphy and sound analysis systems have been implemented and streamlined into the typical analytical process. Each of these methods brings certain additional information. For direct plasma imaging, it can be the spacious-temporal morphology of the plasma plume, or the distribution of individual elements within its volume. The Shadowgraphy method can be used to calculate the energy spent on the ablation itself, pointing at the thermal properties of the analyzed sample. Lastly, the sound information from the generated shock wave is connected to the amount of ablated mass. Within this thesis, all of the mentioned supplementary methods were examined, and utilized. Insight into these methods together with the LIBS analysis was done individually for each method as well as from the point of their mutual combination. The theoretical information as well as their background is described and discussed. Moreover, the technical information is discussed and analyzed, be it the implementation of the LIBS experiment, or the actual data analysis process. This work will serve as a foundation for further research in this area, where a selection of these methods will be used in several applications that are already using LIBS but suffer from certain limitations. These methods will be used to mitigate the limitation and to elevate the potential use of the LIBS in certain areas and applications.
|
|
|
Vývoj nových přístupů v odstraňování okují při kontinuální výrobě oceli s využitím vysokotlakého vodního paprsku
Votavová, Helena ; Hloch,, Sergej (oponent) ; Čecho, Ladislav (oponent) ; Pohanka, Michal (vedoucí práce)
Práce shrnuje základní a aktuální poznatky v oblasti odstraňování okují při kontinuální výrobě oceli za tepla s využitím vysokotlakého vodního paprsku a navrhuje další zefektivnění tohoto procesu v průmyslové výrobě. První část práce se zabývá vznikem, strukturou a fyzikálními vlastnostmi okují. Druhá část popisuje samotné principy odstraňování okují s využitím vysokotlakého vodního paprsku. Třetí část se věnuje popisu konkrétních typů experimentů, sloužících ke studiu vysokotlakého vodního paprsku. Čtvrtá část se věnuje popisu provedených experimentů a jejich vyhodnocení a představuje tak těžiště dizertační práce. Je rozdělena na šest sekcí, které samostatně řeší předem definované cíle dizertační práce. První sekce praktické části se zaměřuje na vývoj výšky a struktury okují u ocelí 54SiCr6 a HDT580X. Bylo prokázáno, že výška vytvářených okují roste s časem a teplotou oxidace. Zároveň byla ověřena vrstevnatá povaha vytvářených okují. Druhá sekce zkoumá vliv změny stabilizátoru trysky na fokusaci a rozložení impaktního tlaku trysky. Bylo prokázáno, že lze dosáhnout zvýšení průměrného maximálního tlaku trysky až o 11 %, v závislosti na typu trysky a délce stabilizátoru. Třetí sekce se zabývá analýzou stínografických fotografií struktur vodních paprsků u odkujovacích trysek. V rámci dizertační práce byl vyvinut skript pro analýzu těchto fotografií pomocí adaptivního prahování. Zjištěné poznatky jsou korelovány pomocí regresní analýzy s průměrným součinitelem přestupu tepla. U většiny navržených standardních konfigurací trysek dochází ve výšce válcovaného povrchu k rozpadu vodního proudu na drobné kapky. Čtvrtá sekce se věnuje oblasti překryvu vodních paprsků, především pak oblasti tzv. washoutu, kde je impaktní tlak jedné trysky redukován proudem trysky druhé. Je zkoumán vliv změny tlaku a vzájemného přesazení odkujovacích trysek. Analýza prokázala, že změna tlaku nemá statisticky vliv na procentuální redukci impaktního tlaku v oblasti washoutu. Bylo prokázáno, že pokud je oblast washoutu široká, může docházet ke snížení efektivity odstraňování okují v této oblasti. Pátá sekce navazuje na sekci předchozí a zaměřuje se přímo na oblasti překryvu vodních paprsků. Je zkoumán vliv změny natočení a rozteče páru odkujovacích trysek. Experimenty ukázaly, že malé změny rozteče trysek nemají významný vliv na impaktní tlak a součinitel přestupu tepla. Vliv natočení trysek naopak představoval významný faktor pro efektivitu a homogenitu odkujení povrchu. Poslední sekce se zabývá vlivem rychlosti válcovací tratě na součinitel přestupu tepla při procesu odstraňování okují. S využitím regresního modelu bylo prokázáno, že s vyšší rychlostí válcování dochází ke snížení průměrného součinitele přestupu tepla. Závěr práce shrnuje konkrétní výsledky dizertační práce a jsou navrženy kroky, kterými lze v průmyslu zefektivnit proces odstraňování okují.
|
|
|
Vývoj nových přístupů v odstraňování okují při kontinuální výrobě oceli s využitím vysokotlakého vodního paprsku
Votavová, Helena ; Hloch,, Sergej (oponent) ; Čecho, Ladislav (oponent) ; Pohanka, Michal (vedoucí práce)
Práce shrnuje základní a aktuální poznatky v oblasti odstraňování okují při kontinuální výrobě oceli za tepla s využitím vysokotlakého vodního paprsku a navrhuje další zefektivnění tohoto procesu v průmyslové výrobě. První část práce se zabývá vznikem, strukturou a fyzikálními vlastnostmi okují. Druhá část popisuje samotné principy odstraňování okují s využitím vysokotlakého vodního paprsku. Třetí část se věnuje popisu konkrétních typů experimentů, sloužících ke studiu vysokotlakého vodního paprsku. Čtvrtá část se věnuje popisu provedených experimentů a jejich vyhodnocení a představuje tak těžiště dizertační práce. Je rozdělena na šest sekcí, které samostatně řeší předem definované cíle dizertační práce. První sekce praktické části se zaměřuje na vývoj výšky a struktury okují u ocelí 54SiCr6 a HDT580X. Bylo prokázáno, že výška vytvářených okují roste s časem a teplotou oxidace. Zároveň byla ověřena vrstevnatá povaha vytvářených okují. Druhá sekce zkoumá vliv změny stabilizátoru trysky na fokusaci a rozložení impaktního tlaku trysky. Bylo prokázáno, že lze dosáhnout zvýšení průměrného maximálního tlaku trysky až o 11 %, v závislosti na typu trysky a délce stabilizátoru. Třetí sekce se zabývá analýzou stínografických fotografií struktur vodních paprsků u odkujovacích trysek. V rámci dizertační práce byl vyvinut skript pro analýzu těchto fotografií pomocí adaptivního prahování. Zjištěné poznatky jsou korelovány pomocí regresní analýzy s průměrným součinitelem přestupu tepla. U většiny navržených standardních konfigurací trysek dochází ve výšce válcovaného povrchu k rozpadu vodního proudu na drobné kapky. Čtvrtá sekce se věnuje oblasti překryvu vodních paprsků, především pak oblasti tzv. washoutu, kde je impaktní tlak jedné trysky redukován proudem trysky druhé. Je zkoumán vliv změny tlaku a vzájemného přesazení odkujovacích trysek. Analýza prokázala, že změna tlaku nemá statisticky vliv na procentuální redukci impaktního tlaku v oblasti washoutu. Bylo prokázáno, že pokud je oblast washoutu široká, může docházet ke snížení efektivity odstraňování okují v této oblasti. Pátá sekce navazuje na sekci předchozí a zaměřuje se přímo na oblasti překryvu vodních paprsků. Je zkoumán vliv změny natočení a rozteče páru odkujovacích trysek. Experimenty ukázaly, že malé změny rozteče trysek nemají významný vliv na impaktní tlak a součinitel přestupu tepla. Vliv natočení trysek naopak představoval významný faktor pro efektivitu a homogenitu odkujení povrchu. Poslední sekce se zabývá vlivem rychlosti válcovací tratě na součinitel přestupu tepla při procesu odstraňování okují. S využitím regresního modelu bylo prokázáno, že s vyšší rychlostí válcování dochází ke snížení průměrného součinitele přestupu tepla. Závěr práce shrnuje konkrétní výsledky dizertační práce a jsou navrženy kroky, kterými lze v průmyslu zefektivnit proces odstraňování okují.
|
|
|
The measurement of the velocity of abrasive particles at the suction part of the cutting head
Foldyna, Josef ; Zeleňák, Michal ; Klich, Jiří ; Hlaváček, Petr ; Sitek, Libor
To be able to optimize the design of the abrasive cutting head using numerical simulation, it is necessary to gather as much information about processes occurring in the cutting head as possible. The development of the numerical model of processes occurring in the abrasive water jet cutting head during the process of creation and forming of abrasive water jet is currently in progress at the Institute of Geonics in Ostrava. The verification of the model requires, among others, to determine the behaviour of abrasive particles at the input of the cutting head. Therefore, the visualisation of abrasive particles at the input using various parameters of abrasive jet and its subsequent analysis was performed using shadowgraphy (backlighting) technique and the results are presented in the paper.
Plný tet: UGN_0398575 -  DOC
Plný text: content.csg - DOC
|
host ::
RSS.