Bachelor's Thesis

Cyclone separator for woodgas

Final Thesis 1.84 MB Appendix 1.2 MB

Author of thesis: Michal Kotásek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jakub Lachman, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tereza Zlevorová

Abstract:

This bachelor thesis deals with the engineering design, optimization, and fabrication of a cyclone separator prototype for high-temperature producer gas cleaning in biomass gasification. The analytical model was developed in MS Excel, comparing 6 cyclone geometries. The final design, based on the Stairmand geometry with a barrel diameter of Dc = 110 mm, achieves a theoretical efficiency of 97.78 % for a 10 micrometers particle size with a pressure drop of 192 Pa, thereby satisfying the 200 Pa limit. Based on a SolidWorks 3D model, the prototype was fabricated from 2 mm carbon steel sheet using laser cutting, plate rolling, and MAG welding. Finally, the dimensional and elliptical shell deformations caused by welding heat input are evaluated, and a tightness testing procedure is proposed.

Keywords:

Cyclone separator, producer gas, Stairmand geometry.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval obsah své bakalářské práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny následující doplňující otázky: Jak se dělí cyklóny dle směru vstupu plynu? Jaké byly vstupní parametry pro návrh cyklónu? Jaký je rychlostní profil v cyklónu? Jaká je provozní teplota zvoleného materiálu? Otázky byly zodpovězeny.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Energy (B-ENE-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (předseda)
Ing. Pavel Milčák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D. (člen)
Ing. Jakub Lachman, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Toman, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Lachman, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem cyklonového odlučovače pro dřevoplynový generátor. V úvodní části práce jsou představeny možnosti odlučování hrubých prachových částic se zaměřením na cyklonové odlučovače. Následně je proveden návrh geometrie pro konkrétní vstupní hodnoty a stanovena odlučivost a tlaková ztráta. Metodika výpočtu vychází ze zahraniční literatury a výpočet samotný neobsahuje faktické chyby. Pro finální iteraci geometrie student zhotovil výkresovou dokumentaci a sestavil výrobní postup, který posléze zrealizoval.

Student práci aktivně řešil a využíval častých konzultací. Připomínky z nich byl do jisté míry schopen do práce zakomponovat. Na práci oceňuji především praktickou část, tedy výrobu samotného odlučovače, kterou si student prošel. Na finálním díle jsou patrné určité nedostatky, které by s pečlivějším přístupem a zkušenostmi šly minimalizovat, nicméně výroba fyzického kusu byla nad rámec požadavků kladených na tento typ práce. Návrh, výpočet a výkresová dokumentace jsou zpracovány na velmi dobré úrovni. Drobnými nedostatky práce jsou místy slabší grafická úprava, minimalistický obsah některých podkapitol, nevhodné provázání obrázků s textem nebo zdlouhavá prezentace porovnání jednotlivých cyklonů.

Cíle práce však byly splněny v plném rozsahu, a i přes výše uvedené nedostatky ji doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením B / velmi dobře.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Tereza Zlevorová

Při řešení bakalářské práce si pan Kotásek prošel celým procesem návrhu a výroby cyklonového odlučovače pro čištění generátorového plynu. Z práce je patrné, že praktická část studentovi opravdu sedla a lze ocenit, že spolu s vedoucím dokázali cyklon dotáhnout k fyzickému kusu, který bude možné po otestování těsnosti a drobných úpravách využít ve výuce a při experimentální práci pracoviště. Výrobní proces je v práci dobře popsán a kroky jsou logicky uspořádány.

Oproti praktické části lze z úvodní rešerše a návrhu cyklonu cítit nedostatek času nebo roztěkanost autora. Některé odstavce jsou útržkovité a nejsou provázány úvodními komentáři, stejně tak chybí provázanost obrázků s textem nebo číslování rovnic. V rovnicích se objevuje řada nepřesností, kvůli kterým po dosazení nevychází stejné hodnoty, jaké autor uvádí. Například ve výpočtu výstupní rychlosti není uvedeno násobení čtyřma; do vzorců byly dosazovány jiné hodnoty, než jsou uvedeny v tabulce 4 apod. Výsledky se po přepočítání zásadně nezmění, výsledný cyklon by tedy i přes tyto nedostatky měl splňovat zadané požadavky.

V předložené bakalářské práci byly splněny všechny cíle, proto ji doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením velmi dobře / B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Zkuste okomentovat, proč dochází k poklesu odlučivosti částic s větším aerodynamickým průměrem (např. na grafu 11). Odlučivost vašeho cyklonu klesá rychleji než u Lapplea nebo Whitbyho, uvažovali jste i o jiném typu cyklonu?
  2. V práci zmiňujete, že bude nutné otestovat těsnost svarů. Stručně popište, jak by testování probíhalo.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová