HORNIAK, P. Analýza trubkovnic na základě norem a MKP [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.

Posudek vedoucího

Pernica, Marek

Student Patrik Horniak předložil diplomovou práci na téma Analýza trubkovnic na základě norem a MKP. V první části práce student uvádí stručné uvedení do problematiky výměníku tepla, kdy uvádí základní popis a rozdělení běžně používaných výměníku tepla. Následně se poměrně podrobně věnuje trubkovým výměníkům tepla a jejím trubkovnicím, jež jsou předmětem této práce. V kapitole 3 se student zabývá popisem metod pevnostních výpočtů trubkovnic podle zadaných standardů. Tato rešerše je velmi podrobná a obsahuje všechny potřebné poznatky z příslušných norem potřebné pro následnou praktickou část. Praktická část je už věnována samotným výpočtům, kdy student nejprve uvádí geometrii uvažovaného výměníku tepla, materiálové charakteristiky jednotlivých částí a základní procesní parametry proudů. Dále už je přistoupeno k samotnému výpočtu trubkovnice podle normy ČSN EN 13445, který je zde popsán velmi podrobně. Student si pro tento výpočet vytvořil vlastní skript, který přikládá k práci. Dále je proveden výpočet trubkovnice podle normy TEMA také pomocí vlastního skriptu, přiloženého k práci. Dále je provedena analýza trubkovnice na základě normy ASME BVPC VIII, která je provedena ve specializovaném softwaru VVD. Výsledky jednotlivých výpočtů student uvádí jak číselně pomocí tabulek, tak pomocí grafů vytížení komponent, což je velmi přehledné. Posledním úkolem výpočtové části bylo provedení MKP výpočtu trubkovnice, který je v práci také uveden. Tento výpočet je proveden na značně zjednodušené geometrii s využitím symetrií v maximálním možném rozsahu, což považuji za rozumné, vzhledem k tomu, že student provedl dvě MKP analýzy pro dvě tloušťky trubkovnice určené podle normy ČSN EN 13445 i TEMA. Na konci této kapitoly student provedl porovnání výsledků MKP s analytickými výpočty podle norem. V závěrečné kapitole student provedl velmi podrobné porovnání použitých analytických výpočtů z norem. Tuto část považuji za vůbec nejzdařilejší z celé práce. Je z ní zřejmé, že student problematiku velmi dobře pochopil a výpočty podle norem si osvojil. Celkově považuji práci za zdařilou, přičemž lze konstatovat, že cíle práce jsou splněny. Z výše uvedených důvodů hodnotím práci známkou A a doporučuji ji k obhajobě.

Posudek oponenta

Vincour, Dušan

Autor se ve své práci zabývá porovnáním výsledků různých výpočtových postupů (TEMA, ČSN EN a ASME) výměníku tepla. Pro porovnání postupů si zvolil relativně jednoduchý tepelný trubkový výměník se svazkem trubek v plášti s pevnými trubkovnicemi, které jsou integrální s pláštěm i komorami. Strategicky to lze považovat za správnou volbu, poněvadž na jednoduchých konstrukcích se porovnání provádí snáze. Jako bazální rozměr si správně zvolil tloušťku trubkovnice, který má podstatný vliv na spoj s pláštěm a komorami, kde lze očekávat nejvyšší namáhání. Porovnání postupů aplikuje na dvě tloušťky 20 mm podle TEMA a 50 mm podle ČSN EN. První čtvrtinu práce věnuje popisu výměníků a trubkovnic, jejich typizaci a metodám pevnostních výpočtů. V další části volí vstupní parametry a prezentuje výpočtové postupy. Nutno ocenit, že jsou uvedeny i historické údaje o výpočtových metodách a postupech. V kapitole 5 jsou popsány podmínky platnosti a podrobné výpočtové postupy všech tří způsobů výpočtů. V kapitole 6 jsou výpočty s výslednými hodnotami napětí ve vybraných místech a jejich porovnání s dovolenými hodnotami. V kapitole 7 je uveden výpočet pomocí prostorového modelu MKP s komentovanými výsledky a porovnání trubkovnic s tloušťkami 20 mm a 50 mm. V kapitole 8 je rozsáhlé a velmi podrobné porovnání všech výsledků v nejvíce namáhaných místech. Zde by k větší přehlednosti přispěla porovnávací tabulka jako v kapitole 6. Závěr I když je název diplomové práce velmi stručný, skrývá se za ním velké množství studijního materiálu, které si musel autor osvojit. Analytické výpočty zpracovával pomocí programovacích jazyků bez kterých by zadaný rozsah výpočtů nebyl schopen v daném čase splnit. Součástí analýzy jsou i numerické výpočty, jejichž osvojení vyžaduje také spoustu času a navíc prostorový model, i když byl symetrický ve více směrech, není jednoduchý. Jedná se o svazek trubek vetknutý v trubkovnici. Autor však všechny úkoly splnil, i když se zdá, že v závěru byl zavalen daty a nezbyly mu síly na zjednodušené shrnutí výsledků (viz absence porovnávací tabulky výše). Velmi také oceňuji porovnání výsledků, ve kterém se autor snažil vypátrat rozdíly mezi analytickými postupy. Naprogramování všech tří výpočtových postupů mu umožnilo najít váhy jednotlivých výpočtových koeficientů a porovnat jejich vliv na konečné výsledky všech tří postupů. To považuji za velmi cenné pro další použití. Dále jako velmi důležité považuji jeho úvahy o výsledných deformacích a jejich limitách z výpočtů MKP (u analytického postupu nejsou explicitně vyjádřeny). To lze také považovat za přidanou hodnotu k analytickým výpočtům. Výsledné hodnocení Vzhledem k objemové a časové náročnosti práce, k prokázání schopnosti použít jak analytický tak i numerický výpočet a k celkovému splnění zadání hodnotím diplomovou práci známkou A. Formální nedostatky: V kapitole 5 jsou zarovnány popisy členů rovnic vlevo, což není příliš obvyklé a ztěžuje to orientaci v textu. Autor používá kopie obrázků z norem, na kterých jsou uvedeny rovnice. Popis jejich členů je obtížně dohledatelný nebo vůbec není uveden. Na Obr.18: je kondenzátor páry jako konstrukční výkres ale chybí na něm vstup a výstup kondenzátu. Poloha a geometrie podpor, které jsou uvedeny v řezu, působí příliš kompaktním dojmem, což vyvolává otázky na čem je kompenzátor položen. V kapitole 6.1. a 6.3. jsou uvedeny stejné hodnoty parametrů, což je zbytečně duplicitní a způsobuje to falešný dojem, že nebyly srovnávány stejné zátěžné stavy. Autor občas ponechal pracovní označení, například „Tabulka 6: Napětí z.s. 1, 2 ČSN“.

eVSKP id 136978