Návrh pneumatické dopravy sypkých látek

Abstract

Práce se zabývá problematikou pneumatické dopravy sypkých materiálů, konkrétně výpočtem tlakových ztrát v potrubních systémech a návrhem optimalizačního algoritmu pro efektivní dimenzování trasy. V úvodu je představena teorie vícefázového proudění, charakteristika jednotlivých dopravních režimů, a rozbor vlivů, které mají zásadní dopad na chování směsi. Hlavní část práce je věnována návrhu výpočetního programu v jazyce Python, který umožňuje iterativní výpočet tlakových ztrát na základě uživatelsky zadaných vstupních parametrů. Program zohledňuje jednotlivé orientace potrubí, výškové rozdíly, ztráty od tření, urychlení a místní odpory. Součástí řešení jsou rovněž moduly pro optimalizaci vnitřního průměru potrubí a dopravní rychlosti, jejichž cílem je minimalizace energetické náročnosti systému. Výsledky byly ověřeny na základě dvou případových studií z energetického provozu, v nichž byly porovnány reálně naměřené a numericky vypočtené hodnoty. Odchylky se pohybovaly v přijatelném rozmezí, což potvrzuje vhodnost navrženého přístupu pro praktické inženýrské využití. Práce tak přináší ucelený pohled na návrh pneumatických tras s důrazem na efektivitu, přesnost a možnost dalšího rozšiřování modelu.This thesis addresses the issue of pneumatic transport of bulk materials, focusing on the calculation of pressure losses in pipeline systems and the design of an optimization algorithm for efficient route sizing. The introduction covers the theory of multiphase flow, the characteristics of different transport regimes, and the factors that significantly impact the behaviour of the mixture. The main part of the thesis is dedicated to designing a Python-based computational program that enables the iterative calculation of pressure losses based on user-defined input parameters. The program considers individual pipe orientations, height differences, frictional losses, acceleration, and local resistances. The program also includes modules that optimize the internal diameter of the pipeline and the conveying velocity to minimize the system's energy consumption. The results were verified by two case studies from a thermal power plant plan in which real and numerically calculated values were compared. The deviations were within an acceptable range, confirming the approach's suitability for practical engineering applications. Thus, the paper provides a comprehensive view of pneumatic route design, emphasizing efficiency, accuracy, and the possibility of further model extension.