Tento obor připravuje studenty na samostanou tvůrčí práci v konstrukční praxi a klade důraz na komplexní znalosti, integrování poznatků vědy, techniky a také umění v procesu projektování. Studenti , kteří se soustředí na problémy oblasti procesního inženýrství, jsou vedeni k samostatnosti při řešení vývoje, optimálního vedení, efektivního navrhování a projekce procesů v různých průmyslových oblastech.

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Experimentální výzkum proudění a přenosu tepla pro petrochemii a energetiku

   Práce bude zaměřena na získávání vysoce spolehlivých a přesných dat z laboratorních experimentů při zkoušení inovativních průmyslových hořáků do 2 MW. Součástí práce bude analýza chyb měření, statistické vyhodnocování dat a zpracování dat pro validaci simulačních programů. Pozornost bude věnována také konstrukčnímu řešení experimentálních zařízení a měřících postupů, preciznímu řízení procesu a monitorování okrajových podmínek při experimentálním výzkumu hoření. Proudění v moderních hořácích s nízkými emisemi NOx má složitou strukturu s významnou tangenciální složkou rychlosti a jeho experimentální analýza má velký význam pro získání spolehlivých dat, která umožní ověření numerických modelů. Jedná se o problematiku, která je klíčová pro konstrukci plynových i kapalinových hořáků, ohřevných pecí a spalovacích komor v řadě různých průmyslových odvětví, především v petrochemii a energetice.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

2. Modelování procesu tvorby nánosů v kotlích

   Napříč průmyslovými obory jsou ve velkém počtu používány kotle na výrobu páry spalující uhlí, odpady, topné oleje a biomasu. Ve všech těchto jednotkách je třeba řešit problém snižování účinnosti přenosu tepla způsobovaný zanášením teplosměnných ploch. Nánosy mívají různý charakter od drobných prachových úsad až po velmi soudržné vrstvy. Proces tvorby a usazování nánosů je úzce spjat s provozními parametry spalovacího procesu a druhem paliva. Principy tvorby úsad a jejich charakteru nejsou však uspokojivě prozkoumány. Tato práce se má za cíl prohloubit poznání principů tvorby úsad a možnosti jejich predikce.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

3. Pokročilé modely logistiky v oblasti odpadového hospodářství

   Cílem disertační práce je vytvoření matematických modelů pro oblast odpadového hospodářství zaměřených na logistiku, plánování a optimalizaci systémů sběru a dopravy odpadů. Práce bude kombinovat teoretické matematické poznatky s požadavky vzešlými z průmyslové praxe. Budou využity moderní metody řešení (genetické algoritmy, stochastické programování apod.). Důraz bude kladen na vhodnou softwarovou implementaci a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Modely budou sloužit pro podporu rozhodnutí v oblasti odpadového hospodářství a budou využity pro řešení případových studií resp. zefektivňování systémů dopravy. Postup řešení: • Seznámení se s problematikou odpadového hospodářství a faktory, které ji ovlivňují. • Nastudování vhodných matematických poznatků. • Sestavení modelů kombinující teoretické poznatky s reálnými požadavky. • Vhodná softwarová implementace modelů. Veškeré náležitosti spojené s doktorským studiem bude zajišťovat Ústav procesního inženýrství (ÚPI) (tj. fyzické umístění doktoranda, komplexní přístup k výpočetní technice, odbornou literaturu, experimentální část práce, účast na seminářích a konferencích resp. stáž na zahraniční univerzitě). Téma práce přímo souvisí s realizací projektu Národního programu udržitelnosti NETME Centre Plus (LO1202).

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.

4. Rotační bubnové sušení a kalcinace partikulárních látek - experiment a modelování

   Práce bude zaměřena na analýzu a modelování procesů v rotačních sušárnách a kalcinačních pecích. Součástí práce bude provádění měření, statistické vyhodnocování dat a zpracování dat pro validaci simulačních programů. Pozornost bude věnována také konstrukčnímu řešení experimentálních zařízení a měřících postupů, preciznímu řízení procesu a monitorování okrajových podmínek. Modelování procesů v rotační bubnové sušárně a kalcinační resp. sintrovací peci má k sobě velmi blízko a cílem práce bude proto univerzální model pro tato zařízení.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

5. Simulace přenosu tepla a látky v porézním prostředí

   K přenosu tepla a látky v porézním prostředí dochází při celé řadě prakticky využívaných procesů – od pálení vápna, přes katalytické reaktory a roštové spalování, až po sušení porézních materiálů. Modelování těchto procesů je proto užitečným nástrojem pro navrhování a analýzu mnoha široce využívaných zařízení. V rámci této práce bude doktorand vyvíjet a implementovat simulační nástroj pro modelování procesů a zařízení, ve kterých hraje přenos tepla a látky v porézním prostředí klíčovou roli. Již existující výpočtové postupy budou dále rozvíjeny a adaptovány pro konkrétní procesy a zařízení.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

6. Výpočtový systém pro oblast efektivní integrace zdrojů energie

   Cílem disertační práce je vytvoření původních matematických modelů pro oblast podpory integrace technologických jednotek pro využití různých zdrojů energie v rámci jednoho efektivního systému. Hlavní pozornost bude věnována integraci zařízení pro energetické využití odpadů v rámci teplárenských soustav. Získané poznatky však budou aplikovatelné v širším měřítku. Práce je charakteristická originální a efektivní aplikací teoretických matematických poznatků na řešení úloh vzešlých na základě požadavků z průmyslové praxe. Budou využity moderní metody řešení jako např. vícestupňové stochastické programování. Komplexnost navržených řešení bude přizpůsobována dostupné datové základně a výpočtovým kapacitám. Modely budou sloužit pro podporu rozhodnutí v oblasti efektivního využití dostupných zdrojů energie pro výrobu tepelné a elektrické energie. Postup řešení: • Seznámení se s problematikou teplárenství. • Nastudování vhodných matematických metod a postupů. • Sestavení modelů kombinujících teoretické poznatky s reálnými požadavky. • Analýza provozních dat. • Řešení případových studií na základě výše uvedených bodů. Veškeré náležitosti spojené s doktorským studiem bude zajišťovat Ústav procesního inženýrství (ÚPI) (tj. fyzické umístění doktoranda, komplexní přístup k výpočetní technice, odbornou literaturu, experimentální část práce, účast na seminářích a konferencích resp. stáž na zahraniční univerzitě). Téma práce přímo souvisí s realizací projektu TAČR Waste-to-Energy (WtE) Competence Centre (TE02000236) a výzkumného projektu Národního programu udržitelnosti NETME Centre Plus (LO1202).

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.