Master's Thesis

Design of collector

Final Thesis 5.28 MB Appendix 240.1 kB

Author of thesis: Ing. Michal Podhorský

Acad. year: 2013/2014

Supervisor: Ing. Libor Horsák, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tomáš Létal, Ph.D.

Abstract:

The aim of this thesis is to make the design of the collector. The work is divided into two
parts. The first part will analyze the individual parts of the collector and its analytical
calculation using the EN 12 952, ČSN 69 0010 and ASME I. The second part is focuses
on the verification of the analytical calculation using the FEM in ANSYS and explore the
most dangerous places. The result is also creating drawings documentations.

Keywords:

Design of manifold, FEM, Branch connection, Elbow, Reduction, CSN 12 952,
CSN 69 0010, ASME I, stress categorization

Date of defence

17.06.2014

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Process Engineering

Study programme

Mechanical Engineering (N2301-2)

Field of study

Process Engineering (M-PRI)

Composition of Committee

Ing. Pavel Seichter, CSc. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (místopředseda)
Ing. Miloslav Odstrčil, CSc. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (člen)
Ing. Dušan Vincour, Ph.D. (člen)
Ing. Radim Puchýř, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Libor Horsák, Ph.D.

Bc. Michal Podhorský částečně prostudoval dostupné zdroje nutné pro teoretickou přípravu diplomové
práce. Seznámil se s problematikou pevnostních výpočtů tlakových nádob při zvýšené teplotě. Na
základě výpočtů navrhl základní parametry kolektoru, používaného v mnoha aplikacích v průmyslu.
Vysoké teploty, jimiž byl kolektor zatížen, jsou již v oblasti tečení materiálu, což klade zvýšené nároky
na postup výpočtu. Vhodně zvolil několik možných řešení, normativní výpočty dle nejpoužívanějších
technických norem a po té provedl analýzu MKP. Jednotlivé výsledky norem a MKP vzájemně porovnal,
což byl největší přínos této práce.
Student splnil body zadání diplomové práce. Tato diplomová práce byla nadprůměrně náročná. Grafická
i obsahová úroveň je velmi dobrá. Při zpracovávání problematiky student projevoval schopnost
samostatné práce, zvídavost, cílevědomost a vždy preferoval složitější, ale přínosnější řešení. O celou
problematiku projevoval nadměrný zájem a limitem mu byl pouze nedostatek času vzhledem k složitosti
celé problematiky.

Navrhuji hodnocení diplomanta stupněm A - výborně
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 vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Tomáš Létal, Ph.D.

Práce Bc. Michala Podhorského je zaměřena na konstrukční návrh kolektoru. V první části práce se autor věnuje návrhu kolektoru pomocí norem ČSN 690010 (koleno řešeno pomocí ČSN EN 13480), ČSN EN 12952 (redukce řešena pomocí ČSN EN 13445) a ASME BPVC (koleno řešeno pomocí API Standard 530). Tato část je zpracována velmi precizně, oceňuji zejména dohledatelnost použitých postupů z norem a dosazených hodnot ve výpočtech. Chyby v této části se omezují na ojedinělé překlepy v některých výpočtech, v navazujících výpočtech jsou však použity správné hodnoty:
- Str. 32: 5,24 MPa >= 5,4 MPa (namísto 5,4 zde zřejmě mělo být 5 a podmínka je tedy splněna).
- Str. 39: do vzorce (101) je za c dosazena hodnota 77 místo 7, výsledek je však správně.
V druhé části se autor věnuje návrhu částí kolektoru s využitím MKP analýz. Vypovídající hodnotu této části snižují nevhodně zvolené výpočtové modely, okrajové podmínky a zatížení:
- Okrajové podmínky a zatížení v analýze hrdla (str. 51) zanedbávají vznik podélných napětí od tlaku jak v plášti tak i v nátrubku.
- Vazba "Cylindrical Support" v analýzách plochého dna (str. 55) a kuželové redukce (str. 58) je nadbytečná.
- V analýze kuželové redukce (str. 58) chybí zatížení, které by způsobovalo vznik podélných napětí od vnitřního tlaku.
V závěrečné části práce jsou srovnány varianty kolektoru, navržené podle zmíněných norem a s využitím MKP.
Protože stěžejní část práce tvoří kapitola věnovaná návrhu kolektoru podle norem, která je zpracována nadstandardně, hodnotím práci i přes slabší část zabývající se návrhem s využitím MKP velmi dobře a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. I když výsledek MKP analýzy ukazuje, že by bylo možné použít menší tloušťku pláště, než je tloušťka navržená na přetlak podle "kotlového vzorce", nelze tuto tloušťku například podle normy ČSN EN 13445 použít. Jak se k možnosti snížení minimální tloušťky vycházející z "kotlového vzorce" staví ostatní v práci využité normy?
  2. Jak je třeba upravit okrajové podmínky a zatížení ve výpočtu hrdla, aby nebyly zanedbány podélná napětí v plášti a nátrubku? Je možné použitý model zjednodušit s využitím symetrie?
  3. Bylo by možné použít jednodušší výpočtové modely pro analýzy redukce, plochého dna a kolena s využitím osové symetrie?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová