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.

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Experimentální výzkum proudění a přenosu tepla pro petrochemii a energetiku

   Práce bude zaměřena na získávání vysoce spolehlivých a přesných dat z laboratorních experimentů při zkoušení inovativních průmyslových hořáků do 2 MW. Součástí práce bude analýza chyb měření, statistické vyhodnocování dat a zpracování dat pro validaci simulačních programů. Pozornost bude věnována také konstrukčnímu řešení experimentálních zařízení a měřících postupů, preciznímu řízení procesu a monitorování okrajových podmínek při experimentálním výzkumu hoření. Proudění v moderních hořácích s nízkými emisemi NOx má složitou strukturu s významnou tangenciální složkou rychlosti a jeho experimentální analýza má velký význam pro získání spolehlivých dat, která umožní ověření numerických modelů. Jedná se o problematiku, která je klíčová pro konstrukci plynových i kapalinových hořáků, ohřevných pecí a spalovacích komor v řadě různých průmyslových odvětví, především v petrochemii a energetice.

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

2. Hodnocení energetické náročnosti vybraných průmyslových procesů

   Cílem disertační práce je navrhnout a v praktickém měřítku aplikovat systematický přístup k hodnocení a optimalizaci energetické náročnosti procesu profesní údržby prádla jako specifického představitele energeticky náročného procesu. Budou řešeny následující body: • Vývoj metodiky posuzování energetické náročnosti procesu profesní údržby prádla, • Modelování a simulace předmětného procesu se zaměřením na jeho optimalizaci a zahrnující spotřeby a další provozní náklady, • Sběr a zpracování experimentálních a provozních dat, • Ověření analytických modelů na základě experimentálních a provozních dat, • Řešení konkrétních případových studií.

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

3. Modelování a analýza zařízení na výměnu tepla pro vysokoteplotní aplikace

   Práce bude zaměřena na modelování a analýzu funkce a provedení zařízení na výměnu tepla (výměníky tepla, ohřevné trubkové pece apod.) pro aplikace v procesních a energetických systémech, kde alespoň jedna z pracovních látek účastnící se výměny tepla v zařízení dosahuje vysokých pracovních teplot (nad cca 250°C). Záměrem je komplexní 3D modelování tepelně-hydraulických dějů pracovních látek v zařízeních na výměnu tepla pro konkrétní zadané aplikace za pomocí současných CFD prostředků a analýza vlivu chování pracovních látek na konstrukční provedení zařízení. Součástí práce bude diskuse konstrukčních a materiálových aspektů řešených zařízení a aspektů jejich měření a regulace. Ve vybraných řešených případech bude práce rovněž zahrnovat konfrontaci vypočtených hodnot s výsledky provozního měření nebo experimentálního ověření řešených zařízení, zejména jejich výkonových parametrů, součinitelů přestupu tepla a tlakových ztrát.

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

4. Moderní metody modelování nestacionárního proudění pro petrochemii a energetiku

   V praxi se vyskytuje celá řada úloh, kde proudění je nejenom turbulentní, ale je obsahuje i velké fluktuace, které starší modely turbulence nebyly schopné dobře popsat. Vývoj modelů pro turbulentní proudění ale v posledních letech vedl k několika slibným výsledkům, mezi nimiž vyčnívá svojí atraktivitou pro praktické uplatnění tzv. scale-adaptive simulation (SAS) model. Předmětem práce bude aplikace pokročilých modelů turbulence spojených s adekvátním popisem chemických reakcí a přenosu tepla zářením pro predikci složitých typů proudění jako je například vířivé proudění v průmyslových hořácích. Numerické výpočty budou analyzovány s využitím naměřených dat ze zkušebny hořáků. Cílem práce je vytvoření aktuální metodiky modelování, která bude poskytovat vysokou kvalitu predikcí a zároveň bude mít přijatelné výpočtové nároky pro řešení praktických úloh.

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

5. Simulace přenosu tepla a látky v porézním prostředí

   K přenosu tepla a látky v porézním prostředí dochází při celé řadě prakticky využívaných procesů – od pálení vápna, přes katalytické reaktory a roštové spalování, až po sušení porézních materiálů. Modelování těchto procesů je proto užitečným nástrojem pro navrhování a analýzu mnoha široce využívaných zařízení. V rámci této práce bude doktorand vyvíjet a implementovat simulační nástroj pro modelování procesů a zařízení, ve kterých hraje přenos tepla a látky v porézním prostředí klíčovou roli. Již existující výpočtové postupy budou dále rozvíjeny a adaptovány pro konkrétní procesy a zařízení. Při vývoji bude využíváno programové prostředí MATLAB.

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

6. Výroba vodíku z biomasy metodou tmavé fermentace

   1. Úvodní rešerše - metody výroby vodíku, vlastnosti vodíku, možnosti využití a bezpečnost při manipulaci s vodíkem. 2. Experimentální činnost - výběr vhodných substrátů pro produkci vodíku metodou "dark fementation", nalezení ideálních provozních podmínek, nalezení vhodného způsobu udržování nízkého parciálního tlaku vodíku v reaktoru. 3. Návrh prototypu jednotky na výrobu vodíku (reaktoru vč. periferií), výroba a odzkoušení. 4. Energetická bilance výroby vodíku z biomasy metodou tmavé fermenetace, vč. návrhu čištění plynu a možného využití a následné vyhodnocení ekonomiky výroby vodíku z biomasy.

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