KOVÁČ, S. Termoelektrický generátor pro zplyňovací kotel [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Posudek vedoucího

Jecha, David

Diplomová práce je zaměřená na vytvoření CFD modelu zplyňovacího kotle na základě experimentálně získaných dat. Na začátek musím podotknout, že toto je již druhé téma studenta na modelování přestupu tepla v kotli. Nejdůležitějším výsledkem, který studen získal na základě simulací, je předpokládaný tepelný tok zvoleným průřezem. Tento tepelný tok představuje hlavní informaci pro výpočet výroby elektrické energie pomocí termoelektrického modulu. Tento modul pak má s možností akumulace energie umožnit provoz zplyňovacího kotle včetně periférií (čerpadel) bez nutnosti připojení k elektrické síti. Autor po nutné zpracování základních informací ohledně jak termoelektrický modul - generátor (TEG) funguje, zpracoval přehledně přehled vědeckých pracích aplikací TEG na kotlích. Dále se student seznámil s provozem zplynovacího kotle a byla mu poskytnuta potřebná data pro CFD simulaci. CDF simulace je hlavní náplň DP a tuto činnost student prováděl pod vedením dr. Juřeny. Pro vytvoření celkové simulace bylo zapotřebí, aby student správně nastudoval a aplikoval: výběr a základní statistické vyhodnocení experimentálních dat pro kvazi-ustálený režim rozsáhlejší bilanční výpočty spalování/zplyňování pro účely tvorby zjednodušeného CFD modelu spalování v kotli, přípravnou CFD simulaci proudění a ohřevu vody za účelem odhadu hodnot okrajových podmínek pro simulaci spalování, popis CFD modelu a simulaci jednoho scénáře spalování v ustáleném režimu (která však zahrnuje i pokusy o ladění modelu vzhledem k experimentálním datům), základní vyhodnocení simulace vzhledem k měřeným datům a stanovení odvedeného tepla do dvířek kotle. Mezi nedostatky práce z hlediska CFD lze podotknout: V práci je sice reportována celková hodnota předaného tepelného výkonu do stěny dvířek, ale chybí grafické znázornění tepelných toků do (různých) stěn a k nim přiřazení celkového odvedeného tepla. Absence testu citlivosti výsledku na diskretizaci prostorového úhlu modelu diskrétních směrů. V simulaci je ponechána výchozí (velmi hrubá) diskretizace, která může ovlivnit lokální distribuci tepelných toků do stěn. Tyto samozřejmě nemusí vyjít významně odlišně od těch, které jsou aktuálně napočítány, nicméně ověření na, byť třeba jediném, případu s jemnější diskretizací by tuto citlivost mohlo potvrdit/vyvrátit. Celkově je práce napsána dobré úrovni. V práci lze sice najít překlepy a některé formulace, které jsou mírně zavádějící, ale celkově se jedná o komplexní řešení s vyšší přidanou prací samotného studenta, který pracoval samostatně a aktivně.

Posudek oponenta

Babička Fialová, Dominika

Autor zpracoval výpočetně orientovanou práci na téma termoelektrického generátoru (TEG) ve zplyňovacím kotli. Kapitola 1 se zabývá rešerší v oblasti termoelektrických jevů, vhodných materiálů a příkladů aplikace TEG ve spalovacích kotlích. Kap. 2 obsahuje i informace o konkrétním zplyňovacím kotli, u něhož je plánovaná instalace TEG, a to včetně záznamů ze spalovací zkoušky. Kap. 3 je věnovaná přípravným výpočtům, které sloužily k nastavení CFD modelu kotle, jako např. množství spalovacího vzduchu a generovaných spalin, tepelné kapacity plynných proudů atd. Zároveň se v této části autor věnuje i pomocné CFD simulaci, jejímž cílem bylo odhadnout součinitele přestupu tepla vody. Kap. 4 pak pojednává o tvorbě hlavního výpočetního modelu spalinového prostoru kotle od výpočetní sítě přes nastavení okrajových podmínek a volbu vhodných fyzikálních modelů až po sledování konvergence výpočtu. Kap. 5 věnoval autor prezentaci výsledků CFD simulace spalování s důrazem na analýzu vhodného prostoru pro umístění TEG modulu. V poslední kap. 6 se autor zabývá volbou vhodného typu TEG a konstrukčnímu řešení aplikace TEG. Autor splnil všechny body zadání diplomové práce, avšak nevyhnul se některým nedostatkům, které zbytečně snižují kvalitu práce a celkový dojem z ní. Co se týče formálních nedostatků, v práci se vyskytuje vyšší množství typografických chyb, orientaci v textu ztěžují chyby v interpunkci a slabé odlišení odstavců. Přestože je seznam použitých symbolů a zkratek nepovinný, výrazně by podpořil přehlednost práce zvláště v kapitole 3, která je výpočtově orientovaná. Práce se zdroji v praktické části práce je slabší, kdy autor nedůsledně cituje např. zdroje údajů o palivu nebo informací o modelech radiace. V seznamu použitých zdrojů je vyšší množství chyb a nepřesností. Co se týče faktických výhrad, které mají dopad na hodnocení splnění cílů zadání, diskuze výsledků je slabší, autor se nevěnuje např. komentáři teplot, které překračují doporučené provozní teploty TEG. Není jasné, zda tabulka 25 s výslednými teplotami zohledňuje chlazení TEG modulu či nikoli. Naopak oceňuji, že autor komentuje možné příčiny odchylek mezi výsledky simulací a experimentu. Co se týče výpočtové kap. 3, místy zde chybí komentáře, odkud autor čerpá konkrétní hodnoty proměnných (např. v tab 17 a 18). Takto komplexní téma práce vyžadovalo spojení znalosti z řady oblastí procesního inženýrství, což se autorovi poměrně dobře povedlo. Kladně hodnotím zvláště rozvahu nad snížením energetické náročnosti kotle tak, aby byla aplikace TEG skutečně efektivní. Zvolená diplomová práce reflektuje probíhající výzkum a má velký přínos pro budoucí uplatnění TEG v praxi. Autorovi se i přes dílčí nedostatky podařilo dobře naplnit potenciál tématu a nároky kladené na diplomové práce. Práci proto doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm C/dobře.

eVSKP id 158090