Použití karbidu křemičitého pro výměnu tepla v trubkových výměnících

Simple item page
but.committeedoc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda) prof. RNDr. Vladimír Čech, Ph.D. (člen) doc. Ing. Tomáš Opravil, Ph.D. (člen) prof. Ing. Miroslav Raudenský, CSc. (člen) doc. Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. (člen) prof. Ing. Mirko Dohnal, DrSc. (člen) doc. Ing. Peter Peciar, Ph.D. (člen)cs
but.defencePředseda komise představil doktoranda a předal mu slovo. Ing. Horvát v rámci zahraniční stáže působil na univerzitě ve Finsku. Je spoluautorem publikace v recenzovaném odborném článku, je uveden jako první autor. Absolvoval povinnou pedagogickou praxi - např. vedení Praktika z chemického inženýrství I a II. Podílel se na propagaci fakulty v rámci různých akcí, např. Noc vědců 2019 a 2021.cs
but.jazykčeština (Czech)
but.programChemie, technologie a vlastnosti materiálůcs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorSvěrák, Tomášcs
dc.contributor.authorHorvát, Petrcs
dc.contributor.refereeRaudenský, Miroslavcs
dc.contributor.refereePeciar, Petercs
dc.date.accessioned2025-03-27T11:09:54Z
dc.date.available2025-03-27T11:09:54Z
dc.date.created2025cs
dc.description.abstractPráce se zabývá výpočtovými možnostmi trubkových výměníků tepla v procesech chlazení plynné fáze a vlivem materiálu trubek na účinnost procesu. Teoretická část práce řeší problematiku tepelných vlastností látek a mechanismů přenosu tepla, a především problematiku i výpočty trubkových výměníků. Experimentální část práce zkoumá prostup tepla na poloprovozních trubkových výměnících s přepážkami s trubkami ze skla a o dva řády lépe tepelně vodivého karbidu křemíku při chlazení vzduchu 50% propylenglykolem proudícím v trubkách. Měřením vstupních i výstupních parametrů proudů při různých vstupních teplotách tekutin byla stanovena závislost součinitele prostupu tepla na průtoku vzduchu pro 150 až 275 kg/h. Záměna skleněných trubek za karbidové se místo 4–6% nárůstu součinitele prostupu tepla díky lepší tepelné vodivosti karbidu projevila nárůstem o 18–23 %. Rozdíl je nejspíše způsoben lokální turbulizací toku na nerovnostech povrchu slinovaného karbidu o velikosti 4–10 µm. Zvýšení součinitele prostupu tepla o 14–16 % díky drsnosti povrchu však přineslo o 17–24 % vyšší ztrátu tlaku vzduchu, vyšší ztrátu tlaku kapaliny a větší riziko snižování součinitele vlivem zanášení. CHEMCAD 8 s modulem CC-THERM se ukázal jako efektivní nástroj k modelování prostupu tepla ve výměnících. Model Kern podobně jako ruční výpočet využívající j faktor a korekční faktory na přepážky součinitele prostupu tepla u skleněného výměníku podhodnotil o 11–20 %. S rostoucím průtokem vzduchu rostl součinitel více než předpokládají výpočty a simulace. Experimenty s kondenzací vlhkosti potvrdily, že se kondenzace negativně projeví na přenosu tepla z nekondenzujícího vzduchu do chladicí kapaliny. Kapky kondenzátu na trubkách podpořily výměnu tepla lokální turbulizací proudu vzduchu, a to tím víc, čím větší byl průtok vzduchu, nezávisle na intenzitě kondenzace, přičemž vzrostla ztráta tlaku o 9–14 %.cs
dc.description.abstractThis thesis evaluates the computing options of shell and tube heat exchangers in gas cooling processes and the influence of tube material on these processes. The theoretical part is about the thermal properties, heat transfer mechanisms and the issues and calculations of baffled shell and tube heat exchangers. The experimental part investigates the heat transfer on shell and tube exchangers in a pilot plant scale with tubes made of glass or silicon carbide, two orders of magnitude better thermally conductive. The air was cooled by tubes with 50 % propylene glycol. The inlet and outlet parameters were measured at different inlet temperatures of working fluids. The dependence of the heat transfer coefficient on the air flow was determined for 150–275 kg/h. Instead of expected 4–6 % increase in the heat transfer coefficient due to the better thermal conductivity of silicon carbide, the observed increase was 18–23 %. This is probably due to local turbulisation of the flow at the surface roughness of the sintered carbide of 4–10 µm. However, this 14–16 % increase in the heat transfer coefficient due to roughness caused 17–24 % higher air pressure drop, higher coolant pressure drop and higher chance of worsening of heat transfer due to fouling. CHEMCAD 8 with the CC-THERM module proved to be an effective tool for modelling heat transfer in exchangers. Model Kern provided similar results as a hand calculation using the j factor and the correction factors for baffles. The heat transfer coefficient was underestimated by 11–20 %. With rising air flow, a lower increase in the coefficient was predicted than observed. Experiments with humidity confirmed that condensation has a negative effect on the heat transfer from the non-condensing air. Droplets on the tubes supported heat exchange by local turbulisation of the air flow, the greater the flow was, independent of the amount of condensation, with an increase in pressure drop of 9–14 %.en
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationHORVÁT, P. Použití karbidu křemičitého pro výměnu tepla v trubkových výměnících [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2025.cs
dc.identifier.other165292cs
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11012/250633
dc.language.isocscs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta chemickács
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjecttrubkový výměník teplacs
dc.subjectkarbid křemíkucs
dc.subjectchlazení plynůcs
dc.subjectkondenzace vlhkostics
dc.subjectCHEMCADcs
dc.subjectshell and tube heat exchangeren
dc.subjectsilicon carbideen
dc.subjectcooling of gasesen
dc.subjecthumidity condensationen
dc.subjectCHEMCADen
dc.titlePoužití karbidu křemičitého pro výměnu tepla v trubkových výměnícíchcs
dc.title.alternativeUse of silicon carbide for heat exchange in shell and tube exchangersen
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2025-02-25cs
dcterms.modified2025-02-25-13:17:12cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta chemickács
sync.item.dbid165292en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.03.27 12:09:54en
sync.item.modts2025.02.26 05:32:04en
thesis.disciplinebez specializacecs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. Ústav chemie materiálůcs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 7
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
6.68 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
appendix-1.zip
Size:
18.29 MB
Format:
Unknown data format
Description:
file appendix-1.zip
Download
Thumbnail Image
Name:
thesis-1.pdf
Size:
870.82 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file thesis-1.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Vedouci prace-Sverak posudek skolitele na Petra Horvata.pdf
Size:
100.16 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Vedouci prace-Sverak posudek skolitele na Petra Horvata.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Raudensky_Horvat.pdf
Size:
208.49 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Raudensky_Horvat.pdf
Download
Collections
2025