Tento obor připravuje studenty na samostanou tvůrčí práci v konstrukční praxi a klade důraz na komplexní znalosti, integrování poznatků vědy, techniky a také umění v procesu projektování. Studenti , kteří se soustředí na problémy oblasti procesního inženýrství, jsou vedeni k samostatnosti při řešení vývoje, optimálního vedení, efektivního navrhování a projekce procesů v různých průmyslových oblastech.

1. Experimentální výzkum spalování kapalných paliv

   Práce bude zaměřena na spalování kapalných paliv a kombinované spalování kapalných paliv se stabilizací plynným palivem. Bude se jednat především o spalování kapalných odpadů a tzv. ˝čistých˝ kapalných paliv produkujících nízké emise znečišťujících látek. Důležitou součástí práce budou fyzikálně-chemické analýzy paliv. Jádrem experimentálních prací budou zkoušky spalování ve velké zkušební komoře. Součástí aktivit doktoranda bude plánování a příprava experimentů, sběr dat a jejich následné vyhodnocování, přičemž bude kladen důraz především na data relevantní pro praxi. Výstupy práce budou zahrnovat také rozšíření znalostní databáze, jejíž tvorba již v současnosti probíhá.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

2. Kogenerace v systémech energetického využití biomasy a odpadů

   Kogenerace reprezentuje účinný nástroj zvyšování efektivity využívání primárních, obnovitelných i druhotných zdrojů energie. Práce se zaměřuje na technicko-ekonomické analýzy uplatnění kogenerace v oblasti energetického využití biomasy a odpadů v průmyslové a komunální energetice. Bude řešeno následující: " Zhodnocení reálně dostupných konceptů výroby elektřiny při spalování biomasy a odpadů z pohledu dosažitelných účinností, provozní spolehlivosti a investiční náročnosti " Energetická a ekonomická bilance provozu kogeneračních systémů založených na spalování bioplynu produkovaného z čistírenských kalů pro kapacitně odlišné technologie. " Technicko-ekonomického zhodnocení reálnosti uplatnění kogenerace v této oblasti z pohledu budoucích investorů " Demonstrování a vyčíslení environmentálních přínosů kogenerace ve srovnání se samostatnou výrobou tepla nebo elektřiny.

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.

3. Optimální řízení procesu plynulého odlévání oceli

   Cílem práce bude získání nových poznatků z oblasti plynule odlévaných rozměrných hmotných ocelových profilů výrazně obdélníkového tvaru (tzv. bramy) na zařízení pro plynulé odlévání (ZPO). Bude třeba sestavit dynamický model nestacionárního teplotního pole, který bude proces analyzovat v reálném čase, případně v čase kratším. Součástí modelu bude program ke snímání všech reálných provozních parametrů. Na jeho rozhraní bude výpočet teplotního pole bram konfrontován s provozními parametry měřenými on-line. Po stanovení limitních hodnot rozhodujících výstupních parametrů se vypracuje systém řízení a korekce chodu stroje na základě známého aktuálního stavu stroje a doporučených limitních hodnot. Předpokládá se, že model bude začleněn do systému řízení ZPO (EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s.)

   Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

4. Posouzení životního cyklu některých energeticky využitelných odpadů.

   Práce bude zaměřena na studium a řešení problematiky identifikace a posouzení životního cyklu určitých kategorií energeticky využitelných odpadů. Na základě toho budou stanovena doporučení pro návrh technologií s vysokým potenciálem využití energií. Předpokládá se provedení technicko-ekonomické analýzy těchto technologií a jejich možností.

   Školitel: Jícha Jaroslav, doc. Ing., CSc.

5. Problematika poškozování výměníků tepla v průmyslové praxi

   (i) Rešerše odborné literatury z oblasti návrhu, údržby a oprav výměníků tepla v průmyslové praxi a rozbor z pohledu procesního inženýra. (ii) Analýzy dílčích příčin poškozování a jejich vzájemných kombinací. (iii) Návrh metod pro hodnocení poškozování výměníků tepla v provozních podmínkách, řízení údržby, oprav a revizních kontrol. (iv) Verifikace navržených metod pro stanovení podmínek dlouhodobého provozu výměníků tepla.

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

6. Roštové spalování biomasy - modelování a experimenty

   Náplň doktorského studia spočívá v první řadě ve vytvoření softwarové aplikace pro modelování spalování biomasy na roštu. Program bude vytvořen včetně uživatelského rozhraní v prostředí MATLAB. Cílem je simulace spalování několika druhů biomasy a ladění modelů podle dostupných dat z literatury, experimentů, případně z reálného provozu. Vedle toho bude rozšiřována databáze fyzikálních a chemických vlastností pro modelování více druhů biomasy. Pozornost bude věnována také vývoji laboratorního zařízení pro výzkum roštového spalování biomasy.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

7. Sériové zapojení krakovacího a rafinačního reaktoru

   Práce bude zaměřena na výzkum krakovacího a rafinačního reaktoru v sériovém zapojení, a to zejména s ohledem na výhodnost takového zapojení. Bude zahrnovat analýzu reálných naměřených dat zjištěných přímo v provoze jednotky takového typu a dále výpočtové modelování s důrazem na klíčové procesní parametry důležité při navrhování těchto reaktorů. V praktické části práce budou aplikovány metody vyhodnocování variability, ustálenosti a opakovatelnosti dat. Výstupem budou vysoce spolehlivá naměřená data a postupy pro výpočtové modelování klíčových procesních parametrů, ověřené daty získanými z reálného provozu.

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.

8. Snižování energetické náročnosti vybraných procesů

   Cílem disertační práce je zavést systematický přístup k řešení problematiky optimalizace procesu profesní údržby prádla jako specifického představitele energeticky náročného procesu. Budou řešeny následující body: " Vytvořit metodiku hodnocení energetické náročnosti procesu " Navrhnout a naplánovat systematický sběr experimentálních a provozních dat z reálných provozů, jejich zpracování a využití pro následnou tvorbu matematických modelů " Vytvořit výpočtový systém pro optimalizaci procesu profesní údržby prádla z pohledu spotřeby energie i dalších provozních nákladů " Podílet se na řešení konkrétních případových studií.

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.

9. Snižování množství znečišťujících látek v plynech pomocí filtrace resp. katalytické filtrace

   Budoucí doktorand by se zaměřil na testování různých filtračních materiálů (látkových, keramických, s nanesenou katalytickou vrstvou, apod.). Pomocí vytvořených experimentálních zařízení by zjišťoval účinnost zneškodňování různých typů znečišťujících látek jako jsou: tuhé znečišťující látky (TZL), oxidy dusíku (NOx), dioxiny/furany (PCDD/F). Dále by také pomocí těchto jednotek mohl zkoušet suchou vypírku spalin tj. dávkování sorbentů do proudu spalin (odpadních plynů) a následné zachycení nasyceného sorbentu na filtrech, touto metodou by se mohla snižovat množství kyselých složek (SO2, HCl, HF) a těžkých kovů. Předpokládaný rozsah prací v rámci doktorského studia: · Ověření funkčnosti nové experimentální filtrační jednotky · Provádění experimentálních měření na VUT i v praxi · Sběr dat z různých experimentálních měření · Modelování technologií filtrace, katalytické filtrace popřípadě i suché vypírky · Vytvoření programového systému · Správa experimentální jednotky

   Školitel: Bébar Ladislav, doc. Ing., CSc.

10. Snižování množství znečišťujících látek v plynech pomocí katalytického zneškodňování

    Budoucí doktorand by se zaměřil na testování různých forem katalyzátorů (sypaných, monolitických, nanesených na filtračním materiálu, apod.). Pomocí vytvořených experimentálních zařízení by zjišťoval účinnost zneškodňování různých typů znečišťujících látek jako jsou zejména oxidy dusíku (NOx) a dioxiny/furany (PCDD/F) v závislosti na typu a formě katalyzátoru. Předpokládaný rozsah prací v rámci doktorského studia: " Ověření funkčnosti nové experimentální jednotky " Provádění experimentálních měření " Sběr dat z různých experimentálních měření " Modelování technologie katalytického zneškodňování " Vytvoření programového systému " Správa experimentální jednotky

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

11. Spalování rostlinných olejů - experiment a modelování

    Práce bude zaměřena na výzkum spalování vybraných kapalných paliv z obnovitelných zdrojů, přesněji rostlinných olejů. Bude zahrnovat analýzu naměřených dat a výpočtové modelování s důrazem na parametry důležité při navrhování průmyslových hořáků a spalovacích komor, zejména lokální tepelné zatěžování stěn. V experimentální části práce budou aplikovány stochastické metody vyhodnocování variability, ustálenosti a opakovatelnosti dat. Výstupem budou vysoce spolehlivá naměřená data a postupy pro výpočtové modelování spalování ověřené pomocí těchto experimentálních údajů.

    Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

12. Vliv dezintegrace biodegradabilních materiálů na produkci bioplynu při procesu anaerobní fermentace

    (i) Studium a analýza řešení problematiky zpracování biodegradabilních odpadů cestou anaerobní fermentace. (ii) Experimentální stanovení podmínek (teplota, tlak, doba zdržení) dezintegrace různých druhů substrátů před fermentačním procesem tak, aby bylo dosaženo maximální výtěžnosti bioplynu. (iii) Energetické a materiálové bilance procesu dezintegrace a anaerobní fermentace a celkové zhodnocení s ohledem na praktické aplikace.

    Školitel: Jícha Jaroslav, doc. Ing., CSc.