Autor práce: Ing. Kateřina Volná
Ak. rok: 2017/2018
Vedoucí: Ing. Martin Naď, Ph.D.
Oponent: Ing. Zdeněk JŮZA, Ph.D., MBA
Abstrakt:Zanášení trubkových svazků v kotlích na straně spalin, ovlivňuje nejen životnost, ale i tepelný výkon kotle a způsobuje růst nákladů na jeho údržbu a provoz. Je proto snaha tento proces minimalizovat nebo úplně odstranit. Tato práce se zaměřuje na porovnání životnosti a tepelného výkonu u nezaneseného a zaneseného trubkového svazku v kotli určeném na spalování černého uhlí. Jsou zde provedeny simulace proudění spalin v oblasti zaneseného a nezaneseného trubkového svazku kotle pomocí programu ANSYS Fluent, ze kterých vyplývá, že povrch trubkových svazků s nánosem je zahříván mnohem méně než povrch bez nánosu. Teplotní zatížení trubek získané z CFD analýzy, jsou následně aplikována na model vytvořený v programu ANSYS Mechanical, ve kterém je proveden výpočet teplotního pole na řezu jednotlivých trubek. Pomocí výsledků simulace je následně provedeno hodnocení vlivu zanášení na creepovou životnost a tepelný výkon. Z výsledků je patrné, že zanášení prodlužuje creepovou životnost, avšak rapidně sníží tepelný výkon silně zanesených trubek. Následně do dalších částí svazků proudí spaliny o vyšší teplotě a životnost trubek v dalších svazcích tak bude pravděpodobně snížena
Klíčová slova:Trubkový svazek, kotel, CFD, MKP, zanášení, creep, tepelný výkon, teplotní pole
obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)
znamkaAznamka
1. Studentka prezentovala svou diplomovou práci. Prezentace obsahovala následující body:
- Úvod do procesu zanášení
- Dosavadní poznatky analýz zanášení různých autorů
- Síť pro simulaci proudění
- Simulace proudění
- Výpočet creepového poškození dle normy EN 12952-4
- Porovnání tepelných výkonů
- Závěr
2. Tajemník přečetl posudek a dotazy oponenta.
3. Studentka uspokojivě odpověděl na dotazy oponenta.
4. Členové komise položili dotazy k diplomové práci:
V prezentaci jste mluvila o teplotním a tepelném zatížení, jaký je mezi tím rozdíl?
Studentka uspokojivě odpověděla na dotaz.
Máte navrhnout výměník tepla. Jakých parametrů se budete dožadovat a jaké parametry zjistíte?
Studentka uspokojivě odpověděla na dotaz.
Jak zabráníte korozi tepelného výměníku vůči poškození od koroze?
Studentka uspokojivě odpověděla na dotaz.
V názvu své práce máte uvedenou životnost trubek. Dokázala byste vysvětlit, jak byste zanesla cyklické zatěžování do creepového výpočtu?
Studentka uspokojivě odpověděla na dotaz.
5. Studentka uspokojivě odpověděl na dotazy komise.
Strojní inženýrství (M2I-P)
Procesní inženýrství (M-PRI)
Ing. Jan Pokorný, CSc. (předseda)
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (místopředseda)
RNDr. Petr Žaloudík, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
Ing. Dušan Vincour, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Piskovský, Ph.D. (člen)
Ing. Karel Mařík, Ph.D. (člen)
Ing. Dušan Hrabec, Ph.D. (člen)
Cieľom diplomovej práce študentky, Bc. Kateřiny Volnej, na tému „Vliv zanášení svazku trubek v kotli na jeho životnosť“, bolo pomocou simulačných výpočtov porovnať vplyv nánosov na životnosť a následne tepelný výkon trubkového zväzku v kotly určenom na spaľovanie čierneho uhlia.
V úvode práce sa študentka venuje obecnému uvedeniu do problematiky kotlov, ich jednotlivých častí a typom poškodenia, ku ktorým v kotloch dochádza. Následne sa detailnejšie zameriava na poškodenie vplyvom zanášania, pričom popisuje rôzne mechanizmy tvorby nánosov. Ďalej sa v práci venuje výsledkom analýz zanášania rôznych autorov, pričom sa bral dôraz na rôznorodosť použitého paliva a spôsob simulácie. Autorka rešeršnú časť vhodne dopĺňa obrázkami čo zlepšuje pochopene problematiky.
V praktickej časti študentka v prvom rade pomocou CFD simulácie určila teplotné zaťaženie trubiek, pričom už tu na základe výsledkov konštatuje nižšiu efektivitu zanesených trubiek. Následne toto zaťaženie aplikovala ako okrajovú podmienku v MKP simulácii pre určenie teplotného poľa na reze trubkou. Dané výsledky ďalej využíva na hodnotenie creepovej životnosti a tepelného výkonu pričom porovnáva zanesenú a nezanesenú trubku.
Práca obsahuje všetky formálne náležitosti avšak autorka sa nevyhla drobným preklepom, miestami nejednotnému formátovaniu obrázkov a prekrývaniu dát v niektorých grafoch. Tieto nedostatky však nijako nemenia význam ani neznižujú kvalitu práce. Študentka bola počas vypracovávania diplomovej práce aktívna a dodržiavala všetky termíny stanovené vedúcim. Pre riešenie problémov s ktorými sa musela vysporiadať využívala vhodne zvolené postupy a splnila tak všetky ciele práce.
Prácu považujem za vydarenú a odporúčam ju k obhajobe.
Kritérium hodnocení |
Známka |
Splnění požadavků a cílů zadání |
A |
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod |
A |
Vlastní přínos a originalita |
A |
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry |
B |
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii |
A |
Logické uspořádání práce a formální náležitosti |
A |
Grafická, stylistická úprava a pravopis |
B |
Práce s literaturou včetně citací |
A |
Samostatnost studenta při zpracování tématu |
C |
Zobrazit víceZnámka navržená vedoucím: A
Posudek oponenta
Ing. Zdeněk JŮZA, Ph.D., MBA
Práce je velice logicky uspořádaná s pěkným slovním doprovodem. To usnadňuje celkově výbornou orientaci jak v celé problematice, tak ve vlastní práci. Další významný klad je ten, že většina práce je vlastní praktická činnost studentky. Zvolená délka teorie jen slušně doplňuje celkový příjemný dojem z práce. Dobrý je také přechod od teorie přes rešerše k praktické části. Největší dojem ale práce zanechala v rozsahu pracnosti, kde autorka musela k dosažení výsledků načerpat mnoho informací. Jako nedostatek hodnotím v práci nedostatečné okomentování Přílohy A a Přílohy D. V každé příloze je 6 obrázků, ale v textu je ke každé příloze pouze jedna věta komentáře. Tato připomínka ale na celkové kvalitě práce nic nemění a proto jsem se rozhodl hodnotit práci písmenem A.
Kritérium hodnocení |
Známka |
Splnění požadavků a cílů zadání |
A |
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod |
A |
Vlastní přínos a originalita |
A |
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry |
B |
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii |
B |
Logické uspořádání práce a formální náležitosti |
A |
Grafická, stylistická úprava a pravopis |
A |
Práce s literaturou včetně citací |
A |
Otázky k obhajobě:
- 1) V praxi se jedná o velmi nestacionární 3D jev. Výzkumný pracovník by měl vědět, co způsobí zjednodušení fyzikálního jevu do výpočtu. Při výpočtu proudění v kapitole 4.4 se používá stacionární 2D výpočet. Jaké dopady by měla pravděpodobně numerická simulace při nestacionárním 3D výpočtu na výsledky celé práce, na délku a celou pracnost výpočtu?
- 2) V práci autorka uvádí výpočet trubkového svazku, kde jsou trubky v zákrytu za sebou. Jak by se změnily výsledky zanášení trubek, pokud by každá sudá řada trubek byla posunuta o vzdálenost s1/2 (s1 - převzatá délka z obr. 11)? Jaký vliv by to pravděpodobně mělo na předávaný výkon?
Zobrazit víceZnámka navržená oponentem: A
Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová