diplomová práce

Návrh výměníku tepla

Text práce 3.76 MB Příloha 1.09 MB

Autor práce: Ing. Jiří Buzík, Ph.D.

Ak. rok: 2012/2013

Vedoucí: Ing. Richard Nekvasil, Ph.D.

Oponent: Ing. Pavel Lošák, Ph.D.

Abstrakt:

Diplomová práce je zaměřena na tepelně-hydraulický a pevnostní návrh tepelného výměníku s U-trubkovým svazkem uvnitř pláště. Úvodní část práce seznamuje s problematikou návrhu tepelného výměníku. Další část popisuje tepelně-hydraulický návrh vytvořený v softwaru Maple 16.0 pomocí Kernovy metody a metody Bell-Delaware. Kontrola tepelně-hydraulického návrhu je provedena v softwaru HTRI. Pro kontrolu kritických míst proudícího média v mezitrubkovém prostoru je vytvořen CFD model v softwaru ANSYS Fluent 14.0. Pevnostní návrh je vytvořen v softwaru Sant’Ambrogio dle normy ČSN EN 13 445. V poslední části je zkontrolováno hrdlo návrhem dle analýzy tedy pomocí MKP dle normy ČSN EN 13 445.

Klíčová slova:

tepelný výměník, U-trubkový svazek, ČSN EN 13 445, MKP analýza, CFD analýza, tepelně hydraulický návrh, Kernova metoda, metoda Bell-Delaware, HTRI, Sant’Ambrogio, ANSYS

Termín obhajoby

18.06.2013

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojní inženýrství (M2I-P)

Studijní obor

Procesní inženýrství (M-PRI)

Složení komise

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

Posudek vedoucího
Ing. Richard Nekvasil, Ph.D.

Diplomant Jiří Buzík zpracoval velmi detailní výpočet výměníku s U trubkami, kdy vytvořený výpočet překontroloval v programu HTRI. Dále provedl konstrukční návrh zadaného výměníku a jeho pevnostní výpočet hlavních částí dle ČSN EN 13445 v programu Sant’Ambrogio. Pro ověření návrhu výměníku provedl kontrolní CFD analýzu proudění média v mezitrubkovém prostoru a MKP analýzu jednoho hrdla, kde provedl kategorizaci napětí a posouzení vůči dovoleným hodnotám napětí. Součástí práce je i schéma konstrukčního řešení výměníku tepla. Práce je po své obsahové i grafické stránce zpracována na velmi dobré úrovni.
Práce patří mezi velmi obtížné zejména svým rozsahem analýz. Bylo nutné osvojení si metodiky návrhu tlakových nádob (tepelný i konstrukční) a seznámit se se software ANSYS pro provedení proudových a napěťových simulací. Její pojetí bylo správné a velmi zdařile. V průběhu zpracování diplomové práce projevoval student aktivní zájem o řešenou tématiku, prokázal samostatnost a schopnost řešení konkrétních problémů, které nastaly v průběhu řešení diplomové práce.
Kritérium hodnocení Známka
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 A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Pavel Lošák, Ph.D.

Diplomová práce je rozdělena na čtyři hlavní části. Nejprve byla provedena rešerše z oblasti výměníků tepla. Ve druhé části byl proveden tepelně hydraulický výpočet. Zde oceňuji vytvoření vlastních výpočtových procedur v programu Maple, které byly dále ověřeny softwarem HTRI. Další část diplomové práce byla zaměřena na analýzu proudění. Byl vytvořen CFD model výměníku tepla a provedeny analýzy.  Tato část, stejně jako předešlé, byla provedena zdařile a v dostatečném rozsahu. V poslední části byla provedena pevnostní kontrola výměníku tepla dle analytických vztahů a ověření vybrané části metodou konečných prvků. I zde byla problematika zpracována v dostatečném rozsahu. V práci se ovšem vyskytuji nevhodné formulace, které jsou dány většinou nepřesným překladem z angličtiny, ale i další drobné nejasnosti a gramatické chyby. Ocenil bych také přehlednější strukturování práce a vyhodnocení výsledků. Přes tyto výtky lze však tuto práci považovat za velice zdařilou, jak po stránce provedení, tak i z hlediska množství odvedené práce. Doporučuji diplomovou práci k obhajobě a prosím o zodpovězení níže položených otázek.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. První dotaz je z oblasti CFD. V rovnici 38 píšete, že propustnost (alfa) je při vyšších rychlostech nulová. Nebyl by poté první člen rovnice nekonečně velký?
  2. Ve výpočtu CFD také používáte termín „porézní přepážka“. Můžete vysvětlit o co se jedná?
  3. Poslední dotaz oblasti CFD se týká tlakových ztrát dpx a dpy v tab. 20. Chybí vysvětlení původu těchto hodnot. Jsou to výsledky z CFD, nebo jsou spočítány z analytických vztahů?
  4. V části MKP výpočtu definujete metodu kontroly sítě "mesh metric". Definice je ovšem nepřesná. Můžete vysvětlit skutečnou funkci této metody?
  5. V části 9.4.2 "Srovnání výsledků v post-processingu" popisujete metodu porovnávání výsledků ekvivalentních napětí. Co znamenají termíny zprůměrované a nezprůměrované veličiny, a jedná se skutečně o metodu porovnávající jen napětí? A co je ve skutečnosti zobrazeno na obrázcích 42 až 44?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová