but.committee	prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (předseda) Ing. Jiří Buzík, Ph.D. (člen) prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (člen) Ing. Libor Horsák, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen) doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen)	cs
but.defence	Hlavním přínosem DP je , že se podařilo doktorandce vyvinout a ověřit modely pro výpočtové modelování distribuce toku a přenosu tepla v trubkových procesních zařízeních, jež mohou být okamžitě využity v projekční praxi a budou součístí ústavního kompozitního modelovacího systému. Dalším přínosem je řada publikací a několik mezinárodních ocenění, jež doktorandka za svoji výzkumnou činnost obržela.	cs
but.jazyk	čeština (Czech)
but.program	Stroje a zařízení	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Jegla, Zdeněk	cs
dc.contributor.author	Babička Fialová, Dominika	cs
dc.contributor.referee	Reppich, Marcus	cs
dc.contributor.referee	Buzík, Jiří	cs
dc.date.accessioned	2022-11-10T07:54:55Z
dc.date.available	2022-11-10T07:54:55Z
dc.date.created	2022	cs
dc.description.abstract	Nerovnoměrná distribuce toku látek je stav, při němž vzniklé lokální teplotní či rychlostní extrémy mohou významně ovlivnit provoz zařízení. Přesto se současná průmyslová praxe věnuje predikci distribuce toku látek jen velmi omezeně, především v rámci analýzy příčin provozních potíží zařízení a v oblasti detailních numerických analýz finálních návrhů. Naopak v oblasti úvodního návrhu zařízení je tato problematika silně zanedbána, což negativně ovlivňuje spolehlivost výsledného zařízení. Dizertační práce proto představuje vyvíjený kompozitní modelovací systém, který umožňuje systematicky a efektivně zahrnout predikci distribuce toku látek do výpočetních postupů se zaměřením na zařízení pracující v konvekčním režimu přenosu tepla a bez změny fáze pracovních látek. Navržený kompozitní modelovací systém zasahuje do tradičních výpočtových postupů ve dvou úrovních -- v rámci stanovení nerovnoměrné distribuce toku pracovních látek a jejího následného dopadu na přenos tepla v zařízení. V rozsáhlé rešerši dostupných výpočtových metod a přístupů, které slouží k predikci a analýze proudění a distribuce tepla v konvekčních výměnících, jsou diskutovány jejich možnosti a omezení. V návaznosti na tento rozbor jsou detailně analyzovány vybrané separátní modely. Nerovnoměrnost distribuce toku média v trubkovém prostoru zařízení se standardními válcovými komorami je stanovena pomocí diferenciálního 1D modelu. V zařízení, jehož komory mají nekonstantní průtočný průřez, je distribuce toku látky predikována diskrétním (algebraickým) 1D modelem. Za předpokladu, že je požadováno zohlednit vliv nerovnoměrného toku látky v mezitrubkovém prostoru výměníku a zároveň nejsou k dispozici naměřená data, využívá kompozitní modelovací systém data ze zobecněného CFD modelu simulujícího tok tekutiny v širokých kanálech. Informace o distribuci pracovních látek pak využívá adaptovaný maticový model pro 2D analýzu přenosu tepla v zařízení. Dále jsou v práci prezentovány provedené modifikace použitých výpočtových metod. Přesnost a aplikovatelnost vyvíjených modelů je ilustrována na vybraných průmyslových úlohách. Další oblastí výzkumu, která je v práci popsána, je úprava toku prostřednictvím modifikace tvaru distribuční komory, konkrétně lineární změny výšky distributoru. Zvláště u geometrie s optimalizovanou modifikací bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, a to zlepšení distribuce toku média o 7 %. Představený kompozitní modelovací systém umožňuje rychle a přesně identifikovat slabá místa klasického návrhu procesního zařízení. Použité metody, které doplňují tradiční tepelně-hydraulické výpočty trubkových výměníků tepla s křížovým tokem, jsou výpočetně nenáročné, a jak ukázalo srovnání s komerčním softwarem, jsou zároveň i dostatečně přesné. V závěru práce je nastíněno další směřování vývoje kompozitního modelovacího systému jako součásti uceleného rámce tzv. low-cost modelování spalovacích zařízení pro procesní průmysl.	cs
dc.description.abstract	Fluid flow distribution; heat flux distribution; computational modelling; analytical model; CFD; matrix approach; composite modelling system; heat transfer equipment; convection section; cross flow; dividing manifold; design optimization	en
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	BABIČKA FIALOVÁ, D. Výpočtové modelování distribuce toku pracovních látek v procesních zařízeních [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.	cs
dc.identifier.other	137752	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/207734
dc.language.iso	cs	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	Distribuce toku pracovních látek	cs
dc.subject	distribuce tepelného toku	cs
dc.subject	výpočtové modelování	cs
dc.subject	analytický model	cs
dc.subject	CFD	cs
dc.subject	maticový přístup	cs
dc.subject	kompozitní modelovací systém	cs
dc.subject	zařízení na výměnu tepla	cs
dc.subject	konvekční sekce	cs
dc.subject	křížový tok	cs
dc.subject	distributor	cs
dc.subject	Non-uniform flow distribution is a state in which the local temperature or velocity extremes can significantly affect the operation of the equipment. Nevertheless	en
dc.subject	current industrial practice pays very limited attention to predicting such conditions	en
dc.subject	mainly in the troubleshooting analysis of the equipment operational problems and in the area of detailed numerical analyses of final designs. On the contrary	en
dc.subject	in the area of the initial design	en
dc.subject	this issue is strongly neglected	en
dc.subject	which negatively affects the reliability of the final equipment. This thesis presents a composite modelling system that systematically and efficiently incorporates the flow distribution prediction into the computational procedures	en
dc.subject	focusing on devices operating in the convective heat transfer regime and without phase change of the working fluids. The proposed composite modelling system interferes with traditional computational procedures at two levels -- in determining the non-uniform flow distribution of the working fluids and its subsequent impact on the heat transfer in the device. Their capabilities and limitations are discussed in an extensive overview of available computational methods and approaches for predicting and analysing convection heat exchangers' flow and heat distribution. Following this analysis	en
dc.subject	selected models are examined in detail. The non-uniformity of the fluid flow distribution in the tubular space of an apparatus with standard cylindrical headers is determined utilising a differential 1D model. In equipment whose chambers have a non-constant cross-section	en
dc.subject	a discrete (algebraic) 1D model predicts the fluid flow distribution. Assuming that it is required to account for the effect of non-uniform fluid flow in the~shell space and	en
dc.subject	at the same time	en
dc.subject	measured data are not available	en
dc.subject	the composite modelling system uses data from a generalised CFD simulation of fluid flow in wide ducts. The information on the distribution of the working fluids is then used by the adapted matrix model for 2D heat transfer analysis in the equipment. Furthermore	en
dc.subject	the modifications made to the employed computational methods are presented in this thesis. Selected industrial cases illustrate the accuracy and applicability of the developed models. Another research area described in the thesis is the management of the flow by modifying the shape of the dividing header	en
dc.subject	namely the linear change of the distributor height. Especially for the geometry with optimised modification	en
dc.subject	very good results have been achieved	en
dc.subject	i.e.	en
dc.subject	an improvement of 7 % in the flow distribution of the medium. The composite modelling system that is presented in this thesis allows to quickly and accurately identify the weak points of the classical process equipment design. The methods used	en
dc.subject	which complement the traditional thermal-hydraulic calculations of tubular cross-flow heat exchangers	en
dc.subject	are computationally simple and	en
dc.subject	as shown by comparison with commercial software	en
dc.subject	are also sufficiently accurate. The thesis concludes by outlining further directions for the development of a composite modelling system as part of a comprehensive framework for the so-called low-cost modelling of fired equipment for the process industry.	en
dc.title	Výpočtové modelování distribuce toku pracovních látek v procesních zařízeních	cs
dc.title.alternative	Computational modeling of flow distribution in process equipment	en
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2022-06-16	cs
dcterms.modified	2022-06-23-10:18:28	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta strojního inženýrství	cs
sync.item.dbid	137752	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2022.11.10 08:54:55	en
sync.item.modts	2022.11.10 08:13:53	en
thesis.discipline	Konstrukční a procesní inženýrství	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav procesního inženýrství	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Výpočtové modelování distribuce toku pracovních látek v procesních zařízeních

Files

Original bundle

Collections