Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 7
- ItemExperimental Investigation of Two-Phase Flow Boiling Heat Transfer in Small Diameter TubesBediako, Ernest Gyan; Vít Tomáš, prof. Ing. Ph.D. :55449In recent years, there has been growing interest in exploring two-phase flow boiling heat transfer characteristics in small diameter tubes, as they offer potential improvement in heat transfer performance and design of compact systems. Despite extensive research in this area, the heat transfer processes and the dominant mechanisms controlling the heat transfer still remain unclear. This research therefore aims to experimentally investigate two-phase flow boiling heat transfer phenomenon in small diameter tubes, with a focus on understanding the underlying mechanisms, identifying critical parameters and testing predictive models for improved thermal performance. An experimental setup from the Thermal Two-Phase Lab in Norwegian University of Science and Technology was modified to investigate the heat transfer characteristics under varying operating conditions, including but not limited to mass flux, heat flux, and saturation conditions. The study was performed in a horizontal 5 mm internal diameter and 8 mm external diameter smooth stainless-steel tube with 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a) as the working fluid. The main findings reveal that at low and moderate flow boiling conditions, distinct phenomena were observed. A notable peak of heat transfer coefficient near vapor quality of zero, a local minimum and heat transfer deterioration were observed in the low vapor quality region. These distinct observations were sensitive to heat flux but mildly sensitive to mass flux. The main flow patterns recorded with high speed camera were bubble, slug and intermittent flow in the low vapor quality region, annular, dry-out and mist flow in the high vapor quality region. Similar flow patterns were predicted by well-known flow pattern maps in literature. Varying saturation pressure varies the vapor quality at which the flow pattern transitions from intermittent flow to annular flow. Generally, mass flux and vapor quality favor convective boiling heat transfer whiles heat flux and saturation conditions favor nucleate boiling heat transfer. However, their interplay is very significant for clear observation. Pressure drop is observed to decrease with increasing saturation pressure. Overall, this research contributes to the fundamental understanding of two-phase flow boiling heat transfer in small diameter tubes. The insights gained from this study provide valuable guidelines for designing and improving heat exchangers and other thermal system design.
- ItemAntimikrobiální ochrana geopolymerů a jiných stavebních materiálůRůžek, Vojtěch; Louda Petr, prof. Ing. CSc. :55456Tato disertační práce je zaměřena na výzkum metod antimikrobiální ochrany geopolymerních materiálů pro zvýšení jejich odolnosti proti mikrobiální degradaci. Teoretická část práce se zabývá především dosavadními poznatky o geopolymerech, tedy především jejich vlastnostmi, přípravou či využitím. V další části se potom věnuje srovnáním geopolymerů s materiály na bázi portlandského cementu a mikrobiální degradací obou těchto typů materiálů. Experimentální část práce se zabývá hledáním vhodných metod antimikrobiální ochrany pomocí mnoha druhů povrchových laků a nátěrů a vlivem těchto úprav na nasákavost a otěruvzdornost geopolymerů. Součástí experimentálního výzkumu bylo také testování kovových mikročástic jako potenciální příměsi do geopolymerů, vhodné pro zlepšení antimikrobiálních vlastností těchto materiálů. Dále jsou testovány epoxidové laky modifikované pomocí kovových mikročástic a povrchová předúprava samotného geopolymeru pomocí studeného, atmosférického plazmatu a je hodnocen vliv těchto úprav na vlastnosti modifikovaného geopolymeru.
- ItemNástroje systematické kreativity ke zlepšování výrobních procesůSojka, Vladimír; Lepšík Petr, doc. Ing. Ph.D. :57619Tato disertační práce na téma "Nástroje systematické kreativity ke zlepšování výrobních procesů" se věnuje návrhu a ověření vlastní metodiky založené na nástrojích a principech systematické kreativity (TRIZ - Teorie řešení invenčních zadání) ke zlepšování produkčních procesů. V disertační práci jsou stručně představeny současné hlavní směry zlepšování výrobních procesů, představena je rovněž teorie TRIZ. Současné přístupy ke zlepšování procesů se zaměřují především na optimalizaci systému. Při hledání řešení procesního problému, nebo námětu na zlepšení, klasické metody vedou řešitele v hledání řešení ve směru psychologické setrvačnosti. Při použití nástrojů systematické kreativity jako jsou nástroje z teorie TRIZ, je možné nalézt vysoce inovativní řešení pro procesní problém, nebo nalézt inovativní námět při hledání lepšího procesního stavu. V oblasti použití TRIZ pro zlepšování procesů byla provedena rozsáhlá literární rešerše zahrnující přes 160 zdrojů. Na základě výstupů literární rešerše byly stanoveny cíle disertační práce. Hlavním cílem práce je vytvoření metodiky pro zlepšování průmyslových procesů, založené na principech teorie TRIZ. V rámci plnění cílů byly nejprve vybrány vhodné nástroje a principy z teorie TRIZ. Na základě vybraných principů byla navržena nová metodika pro zlepšování procesů, případně pro řešení procesních problémů. Hlavní myšlenka metodiky vychází z konceptu ideality, kdy je snaha dosáhnout ideálního stavu procesu - tedy existuje požadovaný výstup procesu, ale proces neexistuje. V rámci zhodnocení úspěšnosti použití metodiky byl také navržen nový procesní ukazatel a to procesní idealita, která vychází z původní rovnice ideality TRIZ. Ověření funkčnosti navržené metodiky bylo provedeno v rámci několika experimentů na reálných procesech. Nejprve byly provedeny pilotní experimenty, kdy byl vybraný proces zlepšen pomocí běžných nástrojů (Lean, simulace). Na zlepšený stav byla poté aplikována navržená metodika s předpokladem, že pokud bude míra druhého zlepšení vyšší, navržená metodika je funkční a přináší radikálnější náměty na zlepšení procesů. Po pozitivních výstupech pilotních experimentů bylo provedeno poměrně mnoho verifikačních experimentů s cílem ověření funkčnosti metodiky na co nejrozmanitějším vzorku procesů, či procesních problémů. Celkově bylo v této práci čerpáno z více než 300 literárních zdrojů. Z výsledků vyplývá, že předpoklad funkčnosti navržené metodiky (tedy generování inovativních námětů na zlepšení procesu s vyšší výtěžností oproti současným přístupům) je naplněn.
- ItemStudium interakce vláknové disperze v kompozitech s geopolymerní matricíRyvolová, Martina; Louda Petr, prof. Ing. CSc. :55456Náplní dizertační práce je studium interakce vláknové výztuže v geopolymerní matrici. Téma reaguje na vývoj v oblasti stavebních materiálů; textiliemi vyztužené geopolymerní kompozity (Textile Reinforced Geopolymers - TRG) jsou alternativou tradičních železobetonů. TRG přinášejí výhody nejen v oblasti mechanických a teplotních vlastností, jejich použitelnost je širší např. díky odolnosti vůči agresivnímu prostředí nebo schopnosti vázat odpady na bázi těžkých kovů. TRG konstrukce přinášejí v neposlední řadě i úsporu hmotnosti a úsporu finanční. Při realizaci dizertační práce došlo k propojení znalostí, zkušeností, metod i řady technologických postupů z oblastí materiálového inženýrství fakult strojní a textilní. Dizertační práce zaměřená na odolnost vláken a vláknových útvarů (textilií) v silně zásaditém prostředí při pokojové teplotě (například geopolymerní matrice) a změny mechanických vlastností TRG v důsledku působení zvýšené/snížené teploty, vlhkosti, nebo UV, přináší nové poznatky o chování výztuže i vyztužených geopolymerů. Dlouhodobý experiment s vláknovými rovingy vykrystalizoval v novou metodu nazvanou Metodika hodnocení vláken obrazovou analýzou. Metoda je založená na výstupech SEM analýzy a byla ověřena statisticky. Část práce zaměřená na využití na domácím trhu komerčně dostupných trojrozměrných textilních výztuží v TRG prozatím nepřinesla aplikovatelný a ověřený výsledek směrovaný pro konkrétního uživatele.
- ItemVýzkum skutečných mezních stavů a tribologie aplikovaných materiálů k efektivnejší konstrukci a vyšší životnosti komponent spalovacího prostoru motoru TEDOMMráz, Jakub; Skrbek Břetislav, doc. Ing. CSc. :55458Tato studie analyzuje materiály používané pro výrobu ventilů, sedel ventilů a vodítek ventilů spalovacích motorů. Cílem je porozumět jejich vlastnostem a výkonu za různých provozních podmínek. Výzkum také zkoumá vliv tuhosti dosedací desky hlavy válců na opotřebení sedel ventilů a zkoumá, jak různé geometrie a materiály dosedacích ploch ovlivňují životnost ventilů a sedel. Kromě toho je věnována sekce výrobnímu procesu hlav válců, včetně mražení sedel ventilů před instalací, což je klíčová část výrobního postupu pro montáž hlav válců. Dále studie zkoumá vliv kryogenních teplot na fyzikální vlastnosti materiálů používaných pro aplikace sedel ventilů. S ohledem na výzvy spojené s plynnými palivy a jejich vliv na sedla ventilů, studie zkoumá samomazné supermateriály používané konkurenty. Zároveň vyvíjí technologii cenově efektivního zpracování litiny, aby se zlepšily její fyzikální vlastnosti srovnatelné se super-slitinami, které používají konkurenti. Provádí se tribologické testování k porovnání materiálových vlastností největších výrobců motorů na světě, hodnotí výkon a odolnost za simulovaných provozních podmínek. Výzkum přispívá k porozumění chování ventilů a sedel ventilů, poskytuje náhledy pro zlepšení výkonu a životnosti plynových motorů v aplikacích alternativních paliv.