Master's Thesis

Air cooled electrical cabinet

Final Thesis 4.11 MB Appendix 45.49 MB

Author of thesis: Ing. Ivan Rusetskyi

Acad. year: 2020/2021

Supervisor: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.

Abstract:

During the operation of electrical equipment, heat is generated due to internal losses of the equipment. If these devices are located in the switchgear, the heat output of the individual elements adds up and the temperature in the switchboard can rise to values when the reliability of the individual devices decreases. One of the ways to prevent increase the temperature inside the switchgear from rising to critical values is to solve its proper ventilation (cooling with ambient air). By natural convection or using a ventilator. This diploma thesis deals with the most reliable way of cooling UniGear ZS1 switcgears by natural convection.

Keywords:

Switchgear, natural cooling, CFD, heat transfer, heat output from the switchgear.

Date of defence

15.06.2021

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Jak jste zjistil vstupní podmínky? Které veličiny ovlivňují mezní vrstvu? Ověřil jste hodnoty spočtené s reálnými? Proč může vzniknout výboj při vírovém proudění a má vliv i znečištění vzduchu? Zodpovězeno. Jaké faktory ovlivnili návrh geometrie mřížky? Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Power Engineering (M-ENI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. (místopředseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (člen)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Přemysl Kohout, MBA (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.

Diplomant zpracoval zadání diplomové práce, vycházející z požadavků průmyslového partnera. Při zpracování tohoto tématu pracoval aktivně, samostatně dostudovával potřebnou problematiku a práci předkládal ke konzultacím.
Výsledkem práce studenta je vytvořený model rozvaděče v prostředí počítačové dynamiky tekutin (CFD), který byl použit pro posouzení současného stavu chlazení rozvaděče. Při tvorbě modelu musel student překonat řadu překážek, souvisejících zejména s problematikou přirozené konvekce ze zatěžovaných částí rozvaděče, která kladla nemalé nároky na kvalitu výpočtové sítě a výpočetní výkon zařízení. Student tyto překážky překonal a v práci uvedl popis postupu, jak při tvorbě a nastavení podobných výpočtů postupovat.
Na základě výsledků simulace proudění a přenosu tepla uvnitř rozvaděče byla po konzultacích s průmyslovým partnerem navržena opatření, která zlepšují odvod tepla z kritických součástí. Efekt navržených opatření byl ověřen počítačovými simulacemi na upraveném modelu zařízení.
Student prokázal schopnost samostatné inženýrské práce, když vytvořil počítačový model, zrealizoval potřebné simulace, vyhodnotil je a pro průmyslového partnera navrhl opatření, vedoucí ke zlepšení parametrů zařízení.
Student splnil cíle zadání. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm B.
Evaluation criteria Grade
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 A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.

Hodnocená diplomová práce se zabývá chlazením rozvaděče vysokého napětí s využitím výpočtové mechaniky tekutin. Práce je rozdělena na teoretickou a výpočtovou část. V teoretické části jsou popsány principy přenosu tepla, numerické výpočetní metody, rozdělení rozvaděčů a jejich částí. Ve výpočtové části je popsána analýza proudění skrz rozvaděč a návrh jednotlivých geometrických variant pro zintenzivnění přestupu tepla. Diplomová práce obsahuje velké množství překlepů, opakujících se slov nebo nepřeložených anglických výrazů, což zhoršuje její čitelnost. Jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují, avšak text hlavně v teoretické části by mohl být rozdělen na více odstavců dle jednotlivých myšlenek autora či popisovaných jevů. Práce by zasloužila lepší práci s citacemi, zejména v případě některých obrázků či tabulek. Ve výpočtové části student zvládl provést simulace obsahující přirozenou konvekci včetně přestupu tepla radiací. Chybí ale test nezávislosti sítě nebo test vlivu velikosti časového kroku u nestacionárního výpočtu. Interpretace výsledků a samotného nastavení výpočtu v diplomové práci postrádá větší péči, např. okrajové podmínky s hodnotami teplot by mohly být prezentovány ve formě obrázku nebo tabulky, v rámci výpočtu je sledována rychlost v několika bodech výpočtové domény, ale poloha bodů není známá. Dosažené výsledky však student dokázal analyzovat a přijít s řešením pro zintenzivnění chlazení. Zadané cíle tak byly splněny, a proto doporučuji práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Na obrázku 28 je uváděn vypočtený odváděný tepelný výkon. Jak byl tento výkon určen?
  2. Parametr y+ se používá pro hodnocení první přístěnné buňky sítě. Proč je v práci cíleno na hodnoty y+ <1 a proč někdy může být hodnota třeba více než 30?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová