Master's Thesis

Analysis of parameters of grass mulch dewatering press

Final Thesis 10.65 MB Appendix 7.61 MB

Author of thesis: Ing. Iva Beranová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

Reviewer: Ing. Michal Hirsch

Abstract:

This work deals with DEM analysis of a press for dewatering grass mulch. In the experimental part of the work, the design options of the grass material press are introduced and verified in order to achieve optimal dewatering and compression. The verification consists in simulating the process using the discrete element method (DEM). The simulation was carried out for four design solutions that were created by combining four design elements: a continuous screw, a screw with an inserted counter-rotating member, a lamellar filter cylinder and a perforated filter cylinder. To obtain adequate parameters for the simulation, a calibration of the grass mulch was performed. This was developed both directly using the measured parameters and indirectly using the Altair EDEM simulation tool. The values obtained from practical measurements were used to select a suitable contact model of the material. Subsequent simulations with calibrated parameters showed that the inclusion of a counter-rotating member in the screw does not improve the pressing parameters. In contrast, a simple perforated filter cylinder together with a continuous screw exerted high compression forces on the material.

Keywords:

screw press, dewatering, DEM, grass mulch

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval svou závěrečnou práci a odpověděl na otázky vedoucího i oponenta. Dále odpovídal na dotazy členů zkušební komise a to následovně: 1) Na slajdu 20 je změna sil z + na -. Je to chyba modelu nebo si myslíte, že to reálné chování? - odpověděla 2) Rozdělení jeřábů - odpověděla 3) Konstrukce skříňového nosníku - odpověděla 4) Proč bylo použito spojení "zelená biorafinerie"? - odpověděla 5) Diskuze nad vstupními DEM daty a vlastnostmi materiálu biomasy. Materiál v reálné podobě vs. model v DEM - odpověděla

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. (předseda)
Ing. Jiří Nezbeda (člen)
Ing. Martin Kubín, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Vaverka, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

Diplomová práce se zabývá aktuální problematikou DEM simulací odvodňování travního mulče. V úvodní části je provedena rešerše možného využívání travní hmoty. Zbývající část práce se věnuje problematice DEM – a to jak s ohledem na typy používaných modelů, tak i na metody kalibrace. Zde v závěru kapitoly 2 poněkud postrádám shrnující komentář, který by rámcově porovnal mezi sebou všech 9 představených modelů. Kapitola 3 je věnována metodám kalibrace – tedy způsobům zjišťování a nastavení konkrétních charakteristických vlastností materiálu.

Na to navazuje vlastní tvůrčí práce diplomantky v kapitole 4, kde jsou vytvořeny 4 konstrukční varianty lisů, které jsou dále použity při DEM. Za stěžejní lze považovat kapitoly 5 a 6 (příprava modelu a vlastní simulace). Výsledky simulace jsou podrobněji komentovány až v závěru práce.

Práce je zpracována pečlivě, ale autorka se v ní dopustila některých drobnějších dílčích chyb formálního charakteru. Konkrétně se jedná o:

- formální chyby v čestném prohlášení – není uvedeno datum, není specifikován podrobnější popis využití generativní umělé inteligence atd. dle doporučení VUT,

- některé obrázky v nižší kvalitě (obr. 5),

- občas drobné překlepy a neobratné formulace.

Práce je vypracována systematicky a s důrazem na přehlednost. Kromě výše zmíněných poznámek k ní nemám žádné další připomínky. Studentka průběžně konzultovala postup i jednotlivé části práce se mnou jako vedoucím.

Odevzdaná práce je originální a plně odpovídá požadavkům stanoveného zadání. Je zpracována na velmi dobré úrovni. Autorka v ní prokázala kvalitní znalosti dané problematiky i předpoklady pro samostatnou tvůrčí činnost. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Michal Hirsch

Diplomová práce se zabývá praktickým využitím DEM simulací s cílem navrhnout vhodnou konstrukci odvodňovacího lisu travního materiálu. Oceňuji takto praktické zaměření, neboť lisování biologického materiálu, který vzniká při údržbě veřejných prostranství, představuje řešení pro řadu obcí a dalších subjektů, přičemž může vést k významným úsporám nákladů a v neposlední řadě přispět k pozitivní ekologické bilanci. Přístup k problematice lze označit za komplexní, zejména díky propojení experimentů s následným numerickým modelováním. Postup řešení je systematický a logický, dosažené výsledky mají potenciál reálného využití. Citace jsou použity správně, nicméně jejich formát není ve všech případech zcela jednotný. Za menší slabinu považuji místy zbytečně obsáhlý popis některých částí práce. Oceňuji absenci pravopisných chyb, nalezl jsem pouze několik drobných stylistických nepřesností. Práci by bylo možné dále rozšířit o zhodnocení vyrobitelnosti a ekonomiky výroby navržených řešení, neboť teoreticky nejfunkčnější varianta nemusí být s ohledem na uvedené aspekty vždy prakticky realizovatelná. Celkově práci hodnotím jako velmi kvalitní a plně odpovídající požadavkům kladeným na diplomové práce.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Jaký vliv by mělo zvýšení otáček šneku na chování částic a výsledný průběh lisování?
  2. Jaký vliv bude mít na průběh simulace zmenšení průměru částic?
  3. Jak byste pokračovala ve vývoji zařízení a v jeho zavedení do výroby, pokud praktický test prvního prototypu potvrdí správnost výběru vhodné varianty podle simulace?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová