diplomová práce

Kvantifikace tepelně-hydraulických charakteristik flexibilního prvku s využitím experimentálních dat

Text práce 1.57 MB

Autor práce: Ing. Rostislav Sochorec

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Oponent: Ing. Bohuslav Kilkovský, Ph.D.

Abstrakt:

Diplomová práce se zabývá stanovením tepelně-hydraulických vlastností vlnovcového flexibilního prvku vyjádřených součinitelem tření a součinitelem přestupu tepla. Flexibilní prvek představuje snadno tvarovatelnou, nerezovou, ocelovou trubku, využívanou v běžných instalatérských aplikacích na stavbu potrubních rozvodů jako alternativu k běžnějším měděným či plastovým potrubím. Další možnou aplikací, danou jeho specifickými vlastnostmi, je jeho použití jako výměníku tepla nekonvenčních tvarů. Konkrétním řešeným případem je produkt společnosti flexira s.r.o. prodávaný pod obchodní značkou xConnect System. Tepelné charakteristiky jsou stanoveny a základě výstupu z experimentu, který napodobuje jedno z použití v Laboratoři energeticky náročných procesů (LENP) ve výzkumném centru NETME Centre. Jedná se o ohřev média šroubovicovým topným hadem v konfiguraci voda-voda. V práci jsou popsány typické vlastnosti a aplikace flexibilního prvku a návrh samotného experimentu. Obdržená data jsou pak analyzována ve snaze získat fyzikálně zdůvodnitelnou funkční závislost ke stanovení součinitele přestupu tepla.

Klíčová slova:

Bezrozměrná analýza, konvekce, vlnovcová trubka, součinitel přestupu tepla, tepelný výměník, teplo

Termín obhajoby

17.10.2019

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaCznamka

Klasifikace

C

Průběh obhajoby

Byly položeny otázky oponenta závěrečné práce a doplňující otázky komise, zodpovězeno s výhradami. Dotaz na veličiny použité v práci a jejich jednotky, zodpovězeno. Dotaz na typy výměníků tepla, zodpovězeno.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní obor

Procesní inženýrství (M-PRI)

Složení komise

doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Oral (člen)
Ing. Zdeněk Jůza, Ph.D., MBA (člen)

Lze konstatovat, že student Rostislav Sochorec v rámci řešení své diplomové práce, zaměřené na kvantifikaci tepelně-hydraulických charakteristik flexibilního prvku s využitím experimentálních dat souhrnně splnil veškeré požadavky zadání. V průběhu řešení práce však projevoval menší iniciativu, samostatnost a pečlivost, jež práce tohoto typu vyžaduje. Při řešení práce se však
řídil pokyny vedoucího práce a dosažené výsledky práce jsou celkově na dobré úrovni a lze je přímo využít v praxi v dané odborné oblasti. Z pohledu vedoucího práce proto hodnotím předloženou diplomovou práci známkou B/velmi dobře.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Známka navržená vedoucím: B

Diplomová práce se zabývá stanovením tepelně-hydraulických vlastností vlnovcového flexibilního prvku, vyjádřených součinitelem tření a součinitelem přestupu tepla, tak aby bylo možné vytvořené vztahy použít pro výpočet doby ohřevu náplně v laboratořích energeticky náročných procesů ÚPI. Flexibilní prvek má tvar zvlněné trubky. Úkolem diplomanta bylo analyzovat dostupná data z experimentálních aplikací tohoto prvku, případně provést vlastní experimentální měření a na základě těchto dat vytvořit praktické výpočtové vztahy pro stanovení součinitele přestupu tepla a tlakových ztrát tohoto flexibilního prvku.
V první teoretické části diplomové práce je proveden popis geometrie flexibilního prvku, jeho možnosti zapojení a hydraulické charakteristiky při srovnání s hladkou trubkou na základě dat výrobce. V další části jsou popsány základní vztahy popisující přenos tepla a určení doby ohřevu náplně v nádobě.
V praktické části diplomové práce student popisuje tvorbu experimentálního výměníku tepla, měřící trať, návrh měření a použitou měřící techniku. Na několika měřících vzorcích byla naměřena a zachycena časová změna teploty v několika místech výměníku tepla. Tyto data jsou přehledně vynesena do grafů.
Na str. 22 je uveden vztah pro výpočet součinitele prostupu tepla pro desku. Vlnovcový prvek, který je řešen v diplomové práci je však kruhový. Měl tedy být použit jiný, vhodnější, vztah pro výpočet součinitele prostupu tepla. Pokud byla použita nějaká zjednodušení, měla být přehledně a vhodně v diplomové práci uvedena.
Hlavní přínos práce spatřuji ve vytvoření výpočtového vztahu pro určení Nusseltova čísla pro volnou konvekci na straně média v nádobě a ve vytvoření vztahu pro určení vhodného charakteristického rozměru, který musel student na základě analýzy získaných dat vytvořit. Tento výpočtový postup může být využit pro určení doby ohřevu náplně v nádobě (např. reaktoru). Pro nucenou konvekci vztahy vytvořeny nebyly pravděpodobně z důvodu nemožnosti nedosažení turbulentní oblasti v nádobě a potřeb laboratoře energeticky náročných procesů ÚPI. Výpočet tlakové ztráty je řešen pouze formou souboru dodaného výrobcem.
Zajímavé by bylo srovnání přestupu tepla a tlakových ztrát s hladkou trubkou, aby bylo zřejmé, jestli je použití vlnovcového prvku výhodnější.
Po grafické stránce práce vypadá na první pohled dobře, ale v práci se nachází spousta překlepů a formálních nedostatků. Některé jsou uvedeny v závěru tohoto posudku a některé jsou řešeny formou otázek.
Závěrem konstatuji, že zadané cíle práce byly splněny. Diplomant prokázal schopnost navrhnout experimentální zařízení a experimentální okruh s vhodným uspořádáním měřících zařízení. Diplomant dále prokázal schopnost pracovat s naměřenými daty a vyhodnotit je. Práci doporučuji k obhajobě, ale vzhledem k velkému množství překlepů a formálních nedostatků v textu navrhuji hodnocení dobře (C).



Některé překlepy a formální nedostatky v diplomové práci:
Na str. 39 je v textu chybný odkaz na tab. 17 (v textu je odkaz na tab. 16). Navíc místo odkazů na zdroje jednotlivých vlastností vody uvedených v tab. 17 mohla být uvedena přímo tabulka s termo-fyzikálními vlastnostmi vody v závislosti na teplotě pro rozsah, který je použit při experimentální práci.
V tab. 18-21 je špatná jednotka u času prohřátí. Místo sekund je zde °C. A symbol času by měl být malé t.
V tab. 23 je špatně symbol u tepelné vodivosti.  
V tab. 24 je špatně symbol pro hodnotu součinitele přestupu tepla.
V tab. 26-29 je špatně symbol pro gravitační zrychlení. Mělo by být malé g.
V tab. 26-29 je špatně jednotka u parametru hustota.
V tab. 26-29 jsou špatně zapsány hodnoty Grasshofovo a Rayleighova čísla. Indexy mají být kladné a ne záporné.
U grafu 8 měl být titulek pravděpodobně „Charakteristický rozměr 1“ (a ne 3).
Rovnice jsou často psány jiným stylem. Třeba na str. 18 a 20. Není to ujednoceno.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací B

Známka navržená oponentem: C