NAĎ, M. Modelování procesu spalování při využití vzduchu s obsahem kyslíku vyšším než 21 % [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2014.

Posudek vedoucího

Bělohradský, Petr

Předložená diplomová práce se zabývá jednou z velmi slibných spalovacích technologií, která nachází čím dál častější uplatnění v nejrůznějších vysokoteplotních procesech. Jedná se o technologii, která využívá přimíchání vysoce čistého kyslíku buď přímo do proudu spalovacího vzduchu nebo přímo do spalovacího prostoru (tzv. "oxygen-enhanced combustion", zkráceně OEC). Práce se skládala ze dvou stěženích částí - části experimentální a částí simulační. V rámci experimentální části byly naměřena potřebná data k ověření výsledků CFD simulací OEC, konkrétně rozložení teploty v horizontální rovině symetrie spalovací komory a rozložení tepelných toků do stěny spalovací komory. Práce splňuje zadání a stanovené cíle, je vypracována velmi srozumitelně, kapitoly na sebe logicky navazují. Velmi oceňuji aktivní přístup studenta při CFD simulacích. Výsledky experimentálních zkoušek a numerických výsledků jsou interpretovány srozumitelně a řádně odůvodněny. Za nedostatek práce považuji fakt, že se nepodařilo odhalit přesnou příčinu značné odlišnosti experimentálních a numerických výsledků a vyladit výpočtový model. Na druhé straně tato činnost by i mohla obsáhnout další diplomovou práci, proto tento fakt nepovažuji za zásadní. Jako další (formální) nevýhodu této práce lze uvést fakt, že není napsána v anglickém jazyce, aby byla přístupná i pro zahraniční vědecké pracovníky a měla tak vyšší vnitřní hodnotu. Diplomovou práci hodnotím velmi kladně a doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Juřena, Tomáš

Předkládaná práce se týká aktuálního výzkumu spalování plynných paliv se zvýšeným obsahem kyslíku (OEC) s důrazem na CFD modelování. Zadání práce je poměrně obsáhlé a pokrývá jak teoretickou část zahrnující úvod do OEC, základní vztahy pro výpočty spalování, bezpečnost při práci s kyslíkem (O2) a rešerši v oblasti experimentálního spalování (která je v rámci práce kvalitně zpracovaná), tak část o CFD modelování různých typů OEC a srovnání výsledků s experimentálními daty. Samotné CFD modelování spalování je obtížné a časově velmi náročné, zvláště pokud je v plánu celkem ambiciózní cíl namodelovat několik různých typů OEC. Práce navíc obsahuje experimentální část, kde diplomant prezentuje výsledky vlastního měření provedeném na zkušebně hořáku na pracovišti ÚPEI. Jelikož zadání stanovuje pouze porovnání výsledků modelování s experimentálními daty, lze tuto část vnímat jako rozšíření nad rámec zadání, což samozřejmě není ke škodě. Ze zadaných cílů 1-7 byly bez výhrad k rozsahu splněny cíle 1, 3, 5 a 7. Mírné nedostatky zaznamenávám u cíle 2. V práci je zmíněno využití O2 v průmyslu, ale využití OEC jako metody spalování v procesním průmyslu je pouze obecně, nedá se hovořit o přehledu oblastí, kde se OEC využívá. Podobně kapitola 2 sice uvádí vztahy pro určení stechiometrie, ale neodpovídá na základní otázku, kolik je potřeba spalovacího vzduchu s daným přebytkem, o dané teplotě a relativní vlhkosti ke spalování paliva o dané výhřevnosti, je-li zadán požadovaný výkon (nemluvě o stanovení objemu vzniklých spalin). Toto bych chápal pod pojmem „Přehled důležitých vztahů pro výpočty spalovacích procesů“ (cíl 4). Co se týče cíle 6 (CFD modelování), ze čtyř typů OEC zmíněných v rešeršní části byl modelován jen jeden. Byl sice proveden pro tři různé hodnoty obohacení vzduchu kyslíkem, nicméně stále se jedná o jeden jediný typ (technologii). Proti zúžení zaměření práce bych nic neměl, pokud by byly jasně uvedeny důvody a vše bylo řádně okomentováno, což nikde v práci nenacházím. Z formálního hlediska práce obsahuje všechny potřebné části, avšak výhradu mám k seznamu použitých symbolů, který je především velmi nepřehledný. Těžko se v něm vyhledává konkrétní veličina, jelikož není strukturovaný (latinské symboly, řecké symboly, indexy atd.) a symboly nejsou řazeny abecedně. Občas nejsou symboly v práci používány konzistentně (str. 36 – hmot. průtok vody značen m s tečkou i bez ní jako hmotnost). Celkově má práce dobrou strukturu, kapitoly na sebe logicky navazují, text obsahuje jen malé množství překlepů a je doplněn o vhodné obrázky, čímž je práce velmi čtivá. Autor se bohužel v textu nevyhnul několika věcným chybám – tvrzením na str. 11, že LHV charakterizuje teplotu vypařování, což je vlastně energie potřebná k přeměně vody na páru, bych LHV rozhodně nedefinoval. Poměrně dost chyb a nevhodných či nesprávných formulací je v kapitole 6.1. Několik vybraných příkladů: str. 42 - anglická zkratka pro metodu konečných prvků není FEA, nýbrž FEM. CFD a FVM (metoda konečných objemů) nejsou synonyma (CFD není diskretizační metoda). V rovnicích (6.2) a (6.3) není korektně použita Einsteinova sumační konvence (rovnice tak nedávají smysl) a dále druhý a třetí člen na pravé straně rovnice (6.4) je nesmyslný (stačí ověřit fyzikální rozměr). Dále nechápu, jaký je rozdíl mezi aktivací výpočtu energie a teplot v postupech na str. 50 (co a kdy se tedy aktivovalo?). Mírných nepřesností se diplomant dopouští ve zjednodušení složení spal. vzduchu, který neobsahuje CO2 (vliv na přenos energie radiací) a dále stanovením konstantní teploty stěny komory po celé její délce, i když má k dispozici detailnější naměřená data. Tato zjednodušení však budou mít pravděpodobně pouze kosmetický vliv na celkové výsledky simulací vzhledem k rozdílům mezi experimentálními daty a výsledky simulací. Možné příčiny nesouladu výsledků jsou letmo zmíněny, ale určitě by si tato část zasloužila hlubší komentář a případně návrh dalšího postupu ladění modelu. Přínosem diplomanta je dobře zdokumentovaná série měření spolu s variantami nastavení CFD modelu, což by mohlo posloužit navazujícím pracím k ladění modelu. Přes zmíněné nedostatky ji doporučuji k obhajobě a navrhuji známku C.

eVSKP id 68819