Témata bakalářských prací Studijní program: Strojírenství Energetika a procesní technika Akademický rok: 2016/2017 U12118 BP STR 2016-2017 Vedoucí práce Téma práce Míchání průmyslových suspenzí Na základě systematických modelových experimentů s průmyslovými suspenzemi bude provedena energetická optimalizace geometrické konfigurace zařízení (tvar nádoby, použití vestaveb, tvar a uspořádání míchadla) pro míchání a homogenizaci průmyslových suspenzí, např. suspenzí sádrovce a popílků. Práce bude finančně podpořena z vědecko-výzkumných projektů. Procesní charakteristiky hydrodynamicky optimalizovaných míchadel Práce bude zaměřena na experimentální stanovení základních procesních charakteristik (příkonová, homogenizační a suspendační charakteristiky) axiálních hydrodynamicky optimalizovaných míchadel. Experimenty budou vyhodnoceny ve tvaru bezrozměrných charakteristik umožňujících výpočet provozních parametrů geometricky podobných průmyslových míchacích zařízení. Práce bude finančně podpořena z vědecko-výzkumných projektů. Dispergační zařízení v technologii výroby moderních nátěrových systémů Práce bude zaměřena na koncepční návrh průmyslového zařízení pro homogenizaci a dispergaci surovin v technologii výroby syntetických i vodou ředitelných nátěrových systémů. Při návrhu zařízení budou řešeny různé varianty zařízení využívající dostupné dispergační technologie, např. rychloběžní mechanická míchadla, míchadla stator-rotor, koloidní mlýny, ultrazvuk. Potřebné procesní parametry pro návrh zařízení budou pak získány z literární rešerše nebo z jednoduchých modelových experimentů. Práce bude finančně podpořena z vědeckovýzkumných projektů. Zařízení pro hnětení a homogenizaci visko-elastických hmot Práce bude zpracování variantního řešení konstrukce mísícího zařízení pro hnětení a homogenizaci visko-elastických látek, které se často vyskytují v potravinářském, gumárenském a stavebním průmyslu. Po zhodnocení variant z hlediska provozní spolehlivosti, energetické náročnosti a investičních nákladů včetně uvažování scale-up zařízení bude vybrána konečná varianta technického řešení zařízení. Závěrem bude zpracování konstrukce zařízení pro konkrétní výkonnost včetně základních pevnostních výpočtů a zpracování potřebné výkresové dokumentace. Práce bude finančně podpořena z vědeckovýzkumných projektů
Míchání fermentorů v technologii výroby bioetanolu Cílem práce bude optimalizace procesu míchání fermentorů o středních až velkých objemů v technologii výroby bioetanolu. Optimalizace bude probíhat na základě provedení modelových experimentů nebo pomocí numerických simulací. Práce bude finančně podpořena z vědecko-výzkumných projektů. Konstrukční návrh laboratorního vícerotorového míchacího zařízení Proveďte konstrukční návrh laboratorního vícerotorového míchacího zařízení, které bude umožňovat modelování procesů probíhajících v míchané vsádce míchané až třemi míchadly, tj. dvě souosá a jedno boční. Konstrukce musí umožnit použití různých geometrických konfigurací míchadel a jejich různé polohy. Práce bude finančně podpořena z vědecko-výzkumných projektů. U12118 BP STR 2016-2017 prof. Ing. Rudolf Žitný, CSc. doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. (zamluveno) Konstrukční návrh laboratorního zařízení pro mísení partikulárních látek Proveďte konstrukční návrh laboratorního zařízení pro mísení partikulárních látek s horizontální stacionární komorou. Konstrukce musí umožňovat použití různých geometrických konfigurací míchadel. Práce bude finančně podpořena z vědecko-výzkumných projektů. Reometrie viskoelastických látek Rešerše laboratorních metod používaných pro experimentální stanovení vlastností viskoelastických tuhých látek a gelů se zvláštním zřetelem na tahové, kompresní a inflační metody. Cílem práce je návrh software (Matlab), který by byl použitelný pro identifikaci parametrů jednoduchých konstitutivních modelů viskoelastických látek z výsledků tahových, kompresních a dynamických inflačních testů. Vliv míchání na účinnost flokulace Flokulace je jednou z metod používaných při čištění odpadních vod. Cílem je vytvoření vloček, které snadno sedimentují. Experimentální práce. Hodnocení účinnosti flokulace pomocí měření zákalu. Měření účinnosti v závislosti na vybraných procesních parametrech (otáčky míchadla, doba flokulace, dávka flokulantu aj.). Vyhodnocení experimentálních dat. doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Návrh modelového patra patrové kolony Literární rešerše se zaměřením na výpočtové vztahy pro výpočet hydrodynamiky a přestupu hmoty pro vybrané typy pater. Konstrukční práce. Návrh modelového patra patrové kolony s vestavěným výměníkem tepla pro měření přestupu tepla a hmoty. Materiál plast. Návrh rozměrů, výkresová dokumentace, návrh měřících prvků.
Software pro výpočet vlastních frekvencí kmitání hřídelů míchacích zařízení Zpracujte literární rešerši zaměřenou na problematiku stanovení kritických otáček hřídelů míchacích zařízení pro různá konstrukční uspořádání. S využitím teoretických znalostí proveďte demonstrativní analytický výpočet pro vybranou konfiguraci. Po ověření platnosti a spolehlivosti nalezených vztahů vytvořte program (Excel, Visual Basic) pro výpočet vlastních frekvencí kmitání hřídelů míchacích zařízení. Procesní charakteristiky separátoru koksu z quench oleje Sestavte si vlastní zařízení pro separaci, proveďte základní testovací experimenty jednotky (stavební zkouška, zkouška těsnosti, regulace průtoku, stanovení tlakové ztráty). Dále proveďte systematické experimenty pro identické procesní podmínky v separátoru v konfiguraci nuč, svíčkový filtr a gravitační usazovák. Posuďte odlučivost koksu z quenchového oleje pro různé typy separačních jednotek. Posuďte vhodnost průmyslové aplikace dané metody. Laboratorní nožový mlýn pro dezintegraci odpadní biomasy Zpracujte patentovou, průmyslovou a literární rešerši zaměřenou na konstrukci a procesní charakteristiky nožových mlýnů. Na základě teoreticky získaných informací navrhněte laboratorní nožový mlýn pro dezintegraci odpadní biomasy. Definujte vhodné požadavky na zařízení vzhledem k jeho variabilitě, na základě kterých vypracujte variantní konstrukční řešení nožového mlýnu, 3D model, potřebné pevnostní výpočty a výkresovou dokumentaci. Procesní charakteristiky trysek hasicích systémů Zpracujte patentovou, průmyslovou a literární rešerši zaměřenou na konstrukci a procesní charakteristiky trysek nízkotlakých a vysokotlakých hasicích systémů. Navrhněte online techniku měření velikosti kapiček. Ověřte procesní charakteristiky tradičních trysek a porovnejte je s výsledky experimentů s tryskou nové koncepce. Navrhněte konstrukční optimalizaci trysky a doporučené procesní podmínky. Vypracujte konstrukční dokumentaci prototypové trysky nové koncepce včetně potřebných hydraulických a pevnostních výpočtů. Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Návrh laboratorního extruderu Laboratorní extrudér slouží k měření reologického chování tavenin polymerů a kompozitů. Zároveň jej lze použít pro výrobu polotovaru granulátu, ze kterého se vyrábějí plastové výrobky například procesem vstřikování v hydraulickém vstřikolise. Navrhněte laboratorní extrudér pro měření a zpracování kompozitů s uhlíkovými a skleněnými vlákny. Labororatorní extrudér bude ve jednošnekovém provedení. Součástí návrhu bude i umístění senzorů pro vyhodnocení tokových vlastností taveniny. Výsledkem práce bude zpracování návrhového výpočtu extrudéru, 3D model a sestava.
Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Ing. Karel Petera, Ph.D. Ing. Karel Petera, Ph.D. Ing. Martin Dostál, Ph.D. Ing. Martin Dostál, Ph.D. Ing. Martin Dostál, Ph.D. Viskoelastické vlastnosti kolagenu Identifikace tokových vlastností materiálu obzvláště s nenewtonských chováním je klíčovým krokem předcházející návrhu zařízení určených pro transport těchto látek. Práce se zabývá měřením viskoelastických vlastností kolagenní hmoty na vytlačovacím kapilárním reometru. Vyhodnocení viskoelastických parametrů kolagenní hmoty bude provedeno z měření jevu die swell, projevující se nárůstem rozměru výrobku oproti rozměru kapiláry. Na základě obrazové analýzy rozměrů vytlačené hmoty v blízkosti za ústím kapiláry bude stanoven swell ratio, a z něj viskoelastické parametry hmoty. CFD simulace nádrže pro chov ryb Cílem této práce je popis a zhodnocení různých numerických metod pro simulaci proudění v nádrži pro chov ryb včetně usazování částic krmiva nebo vlivu přepážek na proudění. Chov ryb v umělých nebo přírodních nádržích tvoří důležitou část potravinářského průmyslu a optimálnější podmínky mohou přispět k vyšší efektivitě procesu. Prostředky CFD jsou dnes nezbytnými nástroji při návrhu průmyslových zařízení a stanovení optimálních provozních parametrů. CFD simulace přestupu tepla v míchané nádobě Cílem práce je modelování a numerické simulace proudění a přestupu tepla v míchané nádobě. Podobnou konfiguraci lze nalézt v celé řadě průmyslových zařízení, kde je potřeba kromě samotného míchání zajistit i dobrý přestup tepla. Součástí této práce bude vytvoření modelu v programu ANSYS CFD a srovnání výsledků simulací s dostupnými experimentálními daty. Odparky, krystalizátory Aparáty na zvyšování koncentrace roztoků odpařováním. Jaké je využití odparek v průmyslu (odpadní vody, chemický, potravinářský)? S jakými typy odparek se můžeme setkat? Jaké jsou jejich výhody, nevýhody, konstrukční aspekty? Kontrolní výpočet filmové odparky se stékajícím filmem, návrh její rekonstrukce a zprovoznění. Výpočty výměníků tepla K čemu slouží výměníky tepla a kde nachází uplatnění? Jak se navrhují výměníky tepla? Jaké existují komerční a nekomerční alternativy programů pro výpočty výměníků tepla? Přehled, popis a příklady použití. Praktický návrh výměníku tepla (detailní popis postupu výpočtu s využitím programu HTRI). Vlastnosti látek Jaké vlastnosti jsou potřeba pro návrh procesních zařízení? Jak je možné je určit? Principy měření vlastností látek (tokové vlastnosti látek - rotační reometrie, oscilační reometrie, tepelné vlastnosti látek - tepelná a teplotní vodivost, měrná tepelná kapacita, DSC, TGA, ) potřebných pro návrhy procesních zařízení a konstrukce měřicích zařízení pro malou laboratoř. Práce by měla být zaměřena na vybranou vlastnost.
Ing. Jiří Moravec, Ph.D. Ing. Jiří Moravec, Ph.D. Ing. Jiří Moravec, Ph.D. Kapalinové ejektory v praxi Cílem této práce bude seznámit se s principem funkce ejektoru a jeho základních částí, uvést příklady průmyslového využití ejektorů s kapalným hnacím médiem a zpracovat rešerši na téma návrhových výpočtů kapalinou hnaných ejektorů. Na základě získaných informací by pak měl být proveden základní návrhový výpočet ejektoru pro odsávání kondenzátu z odparky dle připraveného zadání a student by měl zpracovat také návrhové konstrukční výkresy jednotlivých částí ejektoru. Konkrétní rozsah a zaměření práce je možné poupravit nebo rozšířit po dohodě se studentem (např. o řešení ejektoru pomocí CFD apod.). Procesní charakteristiky deskového výměníku tepla Cílem práce je zpracovat rešerši zaměřenou na deskové výměníky tepla s ohledem na jejich procesní a konstrukční návrh a ověřování jejich procesních charakteristik. Dále by měla být na základě získaných informací navržena metodika měření hydraulických a tepelných parametrů deskových výměníků tepla a s pomocí dostupné experimentální trati by měl být proměřen daný deskový výměník tepla, u něhož by měly být stanoveny hydraulické a tepelné parametry. Využití míchadel pro měření tokových vlastností látek Cílem této práce bude provést rešerši o možnostech měření reologických vlastností látek pomocí nestandardních zařízení se zaměřením na využití míchadel. Úkolem je zjistit, jaké typy míchadel jsou pro tato měření vhodná, stanovit metodiku měření a pro vybrané typy míchadel provést experimentální měření, jejichž cílem by bylo určit příkonovou charakteristiku míchadel potřebnou pro reologická měření. Rozsah práce bude stanoven individuálně dle možností a zájmu studenta. Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Měření elektrické vodivosti tuhých potravin Cílem práce je seznámit se s postupy měření elektrické vodivosti potravinářských látek formou zpracování literární rešerše zaměřenou na způsoby měření elektrické vodivosti různých látek. Na základě získaných poznatků experimentálně určit elektrickou vodivost vybraného vzorku potraviny v závislosti na různých operačních parametrech (teplota, vlhkost, frekvence). K měření se využije stávající aparaturu na pracovišti VÚPP Praha. konzultant: prof. Ing. Rudolf Žitný, CSc., Ing. Aleš Landfeld (VÚPP)
Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Ing. Michal Netušil, Ph.D. Ing. Michal Netušil, Ph.D. Návrh a konstrukce dílčích celků reaktoru pro zpracování gastro odpadů z jídelen Cílem této práce je rozpracování a konstrukční řešení vybraných konstrukčních uzlů reaktoru pro zpracování gastroodpadů z jídelen veřejného stravování. Jedná se zejména o příjem a předúpravu vstupní suroviny (drtič), homogenizace vsádky, přepouštění vsádky mezi příjmovou a procesní částí reaktoru, zabezpečení proti úniku pachů z reaktoru. Výstupem bude výkresová dokumentace těchto konstrukčních uzlů. konzultant: Ing. David Dytrich (Trigad s.r.o.) Proces povrchové předúprav materiálu Cílem této práce bude navrhnout proces povrchové předúpravy materiálů před následným lakováním. Rešerše se zaměří na druhy předúpravy povrchů. Úkolem práce bude navrhnout sekvenci kroků a procesní parametry (teplota, čas, koncentrace) předúpravy pro zadané druhy materiálu. Pro práci budou poskytnuta provozní data. Kogenerační jednotka pro nepřetržitý provoz Cílem této práce bude energetická bilance a návrh řešení kogenerační jednotky pro nepřetržitý provoz. V rámci práce bude provedena ekonomická studie řešení. Výstupem práce bude návrh kogenerační jednotky. Pro práci budou poskytnuta reálná data.