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. Analýza příčin poškozování vysokotlakých výměníků tepla

   (i) Rešerše odborné literatury z oblasti návrhu, výroby, údržby a řízení životnosti vysokotlakých výměníků tepla. (ii) Stanovení metodiky pro konstrukční návrh vysokotlakých výměníků včetně kontrolních detailních analýz uvažujících časovou změnu teplot za provozních podmínek. (iii) Analýza několika příčin poškození vysokotlakých výměníků tepla. (iv) Vyvození závěrů pro návrh, provoz a řízené stárnutí vysokotlakých výměníků.

   Školitel: Vejvoda Stanislav, prof. Ing., CSc.

2. 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.

3. Hodnocení životnosti skladovacích nádrží

   (i) Rešerše odborné literatury z oblasti návrhu, výroby, údržby a řízení životnosti uskladňovacích nádrží. (ii) Stanovení zásad pro návrh, provoz a způsob opravy několika typů nádrží. (iii) Analýza nejčastějších příčin poškozování nádrží a návrh metod pro hodnocení životnosti nádrží. (iv) Návrh způsobů oprav poškozených nádrží, průběh oprav a vypracování plánů revizních kontrol včetně ověření v praxi.

   Školitel: Vejvoda Stanislav, prof. Ing., CSc.

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

   Práce bude zaměřena na modelování a analýzu funkce a provedení zařízení na výměnu tepla (např. spalovacích komor, pecí, výměníků tepla, 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 analytické i komplexní vícerozměrné modelování tepelně-hydraulických dějů pracovních látek v zařízeních na výměnu tepla pro konkrétní vybrané aplikace za pomocí současných výpočtových metod, prostředků a nástrojů a analýza vlivu chování pracovních látek na konstrukční provedení zařízení. Součástí práce bude formulace závěrů a doporučení pro spolehlivý tepelně-hydraulický návrh a funkci takových zařízení. 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.

5. Modelování transportu odpadů na vymezeném území

   Cílem disertační práce je simulace transportu odpadů k energetickému využití na vybraném území. Efektivní využití zpracovatelských kapacit popř. plánování nových je spojeno s transportem odpadů od původců do koncových zpracovatelských zařízení. V práci bude prakticky aplikován existující výpočtový nástroj NERUDA – logistická optimalizační úloha. Práce přispěje k řešení aktuálních environmentálních výzev v oblasti odpadového hospodářství a budou řešeny následující body: • Tvorba databáze datových vstupů pro vybrané regiony v rámci ČR i zahraničí • Tvorba dílčích technicko-ekonomických modelů logistického řetězce dopravy odpadů a generování scénářů • Spoluúčast na vývoji a testování matematických modelů • Řešení konkrétních případových studií.

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

6. 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.

7. Pokročilé modely logistiky v oblasti odpadového hospodářství

   Cílem disertační práce je vytvoření matematických modelů pro oblast odpadového hospodářství zaměřených na logistiku, plánování a optimalizaci systémů dopravy odpadů za podmínek neurčitosti. Práce bude kombinovat teoretické matematické poznatky s požadavky vzešlými z průmyslové praxe. Budou využity moderní metody řešení. Důraz bude kladen na vhodnou softwarovou implementaci a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Modely budou sloužit pro podporu rozhodnutí v oblasti odpadového hospodářství a budou využity pro řešení případových studií resp. hodnocení investičních záměrů. Budou řešeny tyto body: • Seznámení se s problematikou odpadového hospodářství a faktory, které ji ovlivňují • Nastudování vhodných matematických poznatků • Sestavení modelů kombinující teoretické poznatky s reálnými požadavky • Vhodná softwarové implementace modelů.

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

8. 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.

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

9. Zvýšení efektivity specifických zařízení na výměnu tepla pro vysokoteplotní aplikace

   Práce bude zaměřena na modernizaci konstrukčního řešení, ověřování funkčnosti, provedení a provozu specifických zařízení na výměnu tepla (např. spalovacích komor, pecí, výměníků tepla apod.) určených 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 analýza konstrukce a provedení u vybraných zařízení uvedeného typu s ohledem na zvýšení efektivity jejich provozování s využitím současných výpočtových metod, prostředků a nástrojů. Součástí práce bude diskuse nových konstrukčních a materiálových aspektů řešených zařízení a aspektů jejich provozu, měření a regulace a formulace zjištění, závěrů a doporučení pro spolehlivou konstrukci a provoz takových zařízení. Ve vybraných řešených případech bude práce rovněž zahrnovat konfrontaci vypočtených hodnot s výsledky provozního měření nebo experimentálního ověření řešených zařízení.

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