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. Analýza příčin poškození kotlů a zařízení pro generování páry včetně návrhu nápravných opatření

   " Rešerše odborné literatury z oblasti návrhu, výroby, údržby a řízení životnosti zařízení pro generování páry v průmyslové praxi. " Stanovení zásad pro návrh a provoz několika typů zařízení pro výrobu páry. " Analýza dílčích příčin poškozování zařízení, jejich vzájemných kombinací a návrh metod pro hodnocení životnosti zařízení pracujících v provozních podmínkách. " Návrh nápravných opatření poškozených zařízení, průběh oprav a vypracování plánů revizních kontrol včetně ověření v praxi.

   Školitel: Vejvoda Stanislav, prof. Ing., CSc.

2. Dopady pracích a čistících procesů na životní prostředí

   Při zavádění energeticky efektivních řešení v průmyslu je třeba zohledňovat jejich vliv na životní prostředí. Ne vždy je úspora energie doprovázena snížením celkové ekologické zátěže. Výchozím procesem pro zkoumání environmentálních dopadů je proces profesní údržby prádla. Jedná se o proces s vysokou spotřebou vody a detergentů, které proces opouští v odpadní vodě. Důležitým tématem je tedy čištění a recyklace prací vody. Dalším vlivem jsou spaliny tepelných zdrojů a jejich dopad na ovzduší. V práci budou dále hodnoceny energeticky efektivní opatření z ekologického pohledu. Konkrétně budou řešeny následující úlohy: - úvodní rešerše: přehled pracích a čisticích procesů, prací detergenty, znečištění odpadních vod, metody posuzování vlivu na životní prostředí, - sběr a zpracování experimentálních dat se zaměřením na ekologické dopady procesu profesní údržby prádla, - modelování a simulace opatření směřujících ke snížení ekologických dopadů, - testování konkrétních opatření v provozu a porovnávání naměřených hodnot s analytickými modely.

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

3. Energeticky efektivní opatření pro prací a čisticí procesy

   Práce je zaměřena na proces profesní údržby prádla jako specifického představitele energeticky náročných procesů. Na základě systematického přístupu k hodnocení a optimalizaci energetické náročnosti tohoto procesu budou analyzovány konkrétní technologie pro zpětné využití tepla z odpadních proudů procesu a z nízkopotenciálních zdrojů tepla. Budou řešeny následující úlohy: - úvodní rešerše: teorie přenosu tepla a využití nízkopotenciálního tepla, problematika energetické náročnosti profesní údržby prádla, - sběr a zpracování experimentálních dat se zaměřením na využití tepla a elektrické energie, - modelování a simulace energeticky efektivních opatření se zaměřením na provozní náklady, ovšem s ohledem na jejich ekologické dopady, - porovnávání naměřených hodnot s výsledky simulací a katalogovými předpoklady, - testování konkrétních opatření v provozu.

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

4. 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.

5. Identifikace a automatizace v energeticky náročných procesech

   Práce je zaměřena na inovace energeticky náročných procesů. Jako model energeticky náročného procesu bude využita technologická linka pro profesní údržbu prádla. V oblasti profesní údržby prádla tvoří výdaje za lidskou práci nejvýznamnější podíl provozních nákladů. Výsledkem práce by měly být inovace z oblasti automatizace pro zvýšení efektivity lidské práce a hospodárnosti procesu jako celku. Dalším přínosem automatizace by mělo být zvýšení kvality a bezpečnosti procesu. Pod pojmem identifikace se myslí především systémy pro sledování toku materiálu. Konkrétním představitelem je např. RFID technologie. Budou řešeny následující úlohy: - úvodní rešerše: automatizace v oblasti profesní údržby prádla, průmyslová identifikace (RFID, čarové kódy), bezdrátové technologie, - sběr a zpracování experimentálních dat se zaměřením na využívání energetických zdrojů a efektivitu lidské práce, - modelování a simulace navržených opatření pro zvyšování efektivity práce a snižování spotřeby energie, - tvorba softwarových nástrojů a testování konkrétních opatření v provozu.

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

6. Moderní metody modelování nestacionárního proudění pro petrochemii a energetiku

   V praxi se vyskytuje celá řada úloh, kde proudění je nejenom turbulentní, ale je obsahuje i velké fluktuace, které starší modely turbulence nebyly schopné dobře popsat. Vývoj modelů pro turbulentní proudění ale v posledních letech vedl k několika slibným výsledkům, mezi nimiž vyčnívá svojí atraktivitou pro praktické uplatnění tzv. scale-adaptive simulation (SAS) model. Předmětem práce bude aplikace pokročilých modelů turbulence spojených s adekvátním popisem chemických reakcí a přenosu tepla zářením pro predikci složitých typů proudění jako je například vířivé proudění v průmyslových hořácích. Numerické výpočty budou analyzovány s využitím naměřených dat ze zkušebny hořáků. Cílem práce je vytvoření aktuální metodiky modelování, která bude poskytovat vysokou kvalitu predikcí a zároveň bude mít přijatelné výpočtové nároky pro řešení praktických úloh.

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

7. Návrh a analýza životnosti chemických reaktorů

   " Rešerše odborné literatury z oblasti návrhu, výroby, údržby a řízení životnosti zařízení pro průběh chemických reakcí. " Stanovení zásad pro návrh a provoz několika typů chemických reaktorů. " Analýza dílčích příčin poškozování zařízení, jejich vzájemných kombinací a návrh metod pro hodnocení životnosti zařízení pracujících v provozních podmínkách. " Provádění experimentálních zkoušek chemické odolnosti různých druhů materiálu.

   Školitel: Vejvoda Stanislav, prof. Ing., CSc.

8. 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.

9. Termické zpracování odpadů jako klíčový prvek efektivních systémů odpadového hospodářství

   Cílem disertační práce je tvorba vybraných technickoekonomických a bilančních submodelů v rámci dlouhodobě vyvíjeného systému pro komplexní hodnocení udržitelnosti procesů energetického využití odpadů v rámci systémů odpadového hospodářství. Znalost a existence dílčích modelů je nezbytná pro popis složitých vazeb na pomezí oboru teplárenství - odpadové hospodářství. Práce přispěje k řešení aktuálních environmentálních výzev – analýze podmínek pro splnění závazků ČR v oblasti snižování biodegradabilních látek ukládaných na skládky. Budou řešeny následující body: • Rešerše zaměřená na vyhodnocení efektivity fungování systémů odpadového hospodářství v různých zemích • Tvorba dílčích matematických a ekonomických modelů pro účely optimalizace v oblasti odpadového hospodářství • Analýza dat z vybraných reálných provozů • Řešení konkrétních případových studií.

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

10. Vliv inertních plynů na charakteristické parametry spalování

    Práce bude zaměřena na analýzu vlivu obsahu interních plynů (např. pára, dusík, oxid uhličitý aj.) ve spalovacím vzduchu a/nebo palivu na charakteristické parametry spalovacího procesu. Mezi charakteristické parametry patří zejména emise oxidu dusíku, tepelné toky z horkých spalin do stěny spalovací komory (kotel, ohřevná pec apod.), stabilita a tvar plamene. Záměrem práce je pak nalézt funkční závislosti jednotlivých parametrů spalování na koncentraci inertních plynů ve spalovacím vzduchu a/nebo palivu, a nalézt optimální rozsahy koncentrací vybraných inertních plynů, při kterých je dosaženo minimálních emisí, maximální účinnosti spalovacího procesu a adekvátního tvaru plamene. Hlavní cíle práce: 1. Úvodní rešerše - metody snižování emisí oxidů dusíku, vlastnosti vybraných inertních plynů, charakteristické parametry spalovacího procesu. 2. Experimentální činnost - výběr vhodných inertních plynů, spalovací zkoušky s inertními plyny, měření charakteristických parametrů spalování. 3. Zpracování experimentálních dat - funkční závislosti, nalezení optimálních provozních podmínek, závěry.

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