Sekce konstrukce zařízení připravuje studenty na úlohu konstruktéra nebo výpočtáře procesních zařízení. Výuka obsahuje jak teoretické základy (jako například membránovou teorii skořepin) tak i práci s normami používanými při konstrukci zařízení. Protože se výše zmíněné profese v dnešní době neobejdou bez specializovaných softwarů, zaměřujeme se také na práci se softwary. Ve výuce jsou využívány zejména následující:

• ANSYS
• Solidworks
• Maple
• Python

Nedílnou součástí naší výuky se v poslední době stává e-learning…

Vyučované předměty

Sekce konstrukce zařízení zajišťuje výuku předmětů zaměřených na konstrukci procesních zařízení, modelování v 3D, pevnostní analýzy pomocí metody konečných prvků a určování zbytkové životnosti zařízení. Aktuální seznam vyučovaných předmětů je zde:

Magisterský obor Procesní inženýrství:

• Konstruování procesních zařízení I (KKP) (1. ročník, zimní semestr)
• Konstruování procesních zařízení II (KKR) (1. ročník, letní semestr)
• Základy modelování 3D (K3D) (1. ročník, letní semestr)
• Úvod do MKP (KFE) (1. ročník, letní semestr)
• Praktické aplikace MKP (KAM) (2. ročník, zimní semestr)
• Stavba procesních zařízení (KSZ) (2. ročník, letní semestr)

The post Výuka appeared first on Ústav procesního inženýrství.

Tematické okruhy závěrečných prací svou náplní spadají do širších oblastí, které byly identifikovány jako klíčové pro konkurenceschopnost a udržitelný rozvoj průmyslu ve státech Evropské Unie. Naši nabídku závěrečných prací je možné orientačně rozdělit do následujících 3 kategorií, které se vzájemně nevylučují;

1. Návrh konstrukčních celků nebo jejich částí v souladu s platnými předpisy
2. Analýzy poškozování zařízení
3. Softwarová podpora

A) Návrh zařízení podle norem

Díky různorodosti procesů je přenesení ideového návrhu procesního celku do reálné aplikace zajímavou činností, dávající možnost uplatnění jak klasických inženýrských znalostí, tak i kreativity. Mezi největší výzvy patří volba jednotlivých zařízení a způsobu propojení do funkčního celku, přičemž je třeba zajistit bezpečnost a spolehlivost.

V případě návrhu zařízení jsou zadáním práce základní rozměry, popřípadě materiály a úkolem studenta je provést pevnostní návrh zařízení v souladu s relevantními normami. Postup zahrnuje výpočty podle vzorců, volbu konstrukčních řešení dílčích částí a často také kontrolní výpočty zařízení nebo jeho části s využitím metody konečných prvků. Součástí práce bývá také tvorba výkresové dokumentace.

Přehled klíčových zařízení a příslušných norem:

• Tlakové nádoby (ČSN EN 13445, ASME BPVC, TEMA)
  • Výměníky tepla se svazkem trubek v plášti
  • Adsorbéry
  • Kolony
• Potrubí (ČSN EN 13480)
• Kotle (ČSN EN 12952/3)
• Uskladňovací nádrže (EN 1993–4–2)
• Transportní kontejnery (ISO 1496)

B) Analýzy poškozování zařízení

V praxi často dochází k neočekávanému poškozování procesních zařízení. Základem řešení takové situace je nalezení příčin a mechanismů poškození, poté lze navrhnout nápravná opatření. Při řešení jsou často využívány analýzy pomocí metody konečných prvků (MKP), které odhalují napěťově-deformační poměry v poškozovaném zařízení a mohou tak buď potvrdit nebo vyloučit příspěvek napětí k poškozování. Analýzy pomocí MKP jsou obzvláště důležité v případech zařízení, u kterých dochází k poškozování, přestože splňují všechny požadavky norem. Vzhledem k časové náročnosti je tento typ práce vhodný zejména pro studenty navazujícího magisterského studia.

C) Softwarová podpora

Činnost konstruktéra nebo výpočtáře si lze si lze jen stěží představit bez softwarové podpory. Nedílnou součástí inženýrské praxe je spousta rutinních činností, které lze automatizovat a významně tak uspořit čas. Tvorba softwaru je tak určitou investicí do budoucnosti, vývojář však také musí dokonale porozumět problematice, kterou zpracovává, aby správné použití softwaru nevedlo ke špatným výsledkům.

Ukázky závěrečných prací:

• Bakalářské práce
  • Stanislav Schütz: Software pro výpočet přírub podle ČSN EN 13445
• Diplomové práce
  • Jiří Buzík: Návrh výměníku tepla
  • Ivan Klučka: Návrh výměníku tepla
  • Michal Podhorský: Konstrukční návrh kolektoru

The post Závěrečné práce appeared first on Ústav procesního inženýrství.

Závěrečné práce

Vítáme nabídky témat závěrečných prací, které zapadají do oblasti naší činnosti. Více informací k závěrečným pracím zde

Výzkum a vývoj

Při naší výzkumné a vývojové činnosti se snažíme zohledňovat požadavky praxe. Vyvíjíme metody pro automatizované hodnocení zařízení v souladu s relevantními normami a nová konstrukční řešení. Výsledky publikujeme na mezinárodních konferencích a v prestižních časopisech.
Více informací o výzkumné a vývojové činnosti zde.

Komerční zakázky

• Hledání příčin poškozování a návrh nápravných opatření
• Návrhové a kontrolní výpočty zařízení
• Určování zbytkové životnosti zařízení
• Pevnostní optimalizace zařízení
• Vývoj nových konstrukčních řešení

Softwarová základna

Při naší činnosti využíváme jak komerční softwary jako ANSYS, Solidworks a Sant’Ambrogio, tak i volně dostupné softwary, jako je FreeCAD nebo Salome Meca. Hojně využíváme také možnosti skriptování zmíněných softwarů. Pro automatizaci některých metod používáme programovací jazyk Python.

Reference:

• MERO ČR a.s.
• Momentive/Hexion
• Česká rafinérská
• CHEMPEX-HTE a.s.
• KHT s.r.o.
• DEZA
• Tenza
• ČEPRO
• ORGREZ
• Doosan Škoda Power
• Unipetrol
• Královopolská RIA a.s.
• Královopolská SAG s.r.o.
• KUNST
• EVECO Brno

The post Komerční služby appeared first on Ústav procesního inženýrství.

Oblast našeho zájmu se soustřeďuje kolem konstrukčního návrhu zařízení, kontrolních výpočtů včetně určování zbytkové životnosti zařízení a na vývoj nových konstrukčních řešení.

Návrh a kontrola zařízení

Kromě funkčnosti je při návrhu procesních zařízení důležitým cílem také levná výroba a provoz, současně však musí tato zařízení splňovat určité bezpečnostní požadavky. V současné době se zaměřujeme na následující oblasti:

• Poškozování trubkových svazků vibracemi způsobenými proudem média
• Optimalizace vyztužení válcových skořepin (v souladu s EN 13445 nebo EN 1993–1–6)
• Software pro kontrolu tlakových nádob podle EN 13445

Obrázek 1: Grafické uživatelské rozhraní softwaru pro kontrolu tlakových nádob

Určování zbytkové životnosti

V návrhové fázi je prakticky nemožné přesně určit zbytkovou životnost zařízení, návrhové výpočty vychází z idealizovaných parametrů jako jsou materiálové vlastnosti, geometrie a provozní podmínky. Samotné výpočty jsou založeny na mnoha zjednodušeních (ovšem na konzervativní straně). Pro zajištění bezpečnosti je proto nutné v průběhu životnosti zařízení provádět inspekce a určovat jeho aktuální zbytkovou životnost, případně životnost jeho komponent. Aktuální zbytková životnost pomáhá při rozhodování o opravách / výměnách daných komponent a pomáhá plánovat další inspekce. Odměnou pro provozovatele je bezpečný a ekonomicky výhodný provoz zařízení po co nejdelší možnou dobu.

Obrázek 2: Rezervoárová metoda hodnocení poškození únavou; zátěžný blok a jeho kopie (vlevo), určení příspěvků do kumulace poškození (vpravo)

Zbytková životnost zařízení je ovlivněna řadou degradačních mechanismů. V současné době se věnujeme vývoji diagnostického software zohledňující jak poškození únavovými a creepovými mechanismy, tak také problematikou vzniku a poškozování oxidických vrstev.

Obrázek 3: Software pro predikci poškozování oxidických vrstev

Používané softwarové systémy

Softwary hrají důležitou roli v našem výzkumu. Neobejdeme se především bez softwarů pro analýzy metodou konečných prvků:

• ANSYS
  • Workbench
  • Mechanical APDL (včetně skriptů v APDL)
• SALOME

Pro automatizaci jednodušších výpočtů, vizualizaci dat a tvorbu vlastních softwarů používáme programovací jazyk Python a různé knihovny:

• Matplotlib
• wxPython
• PythonOCC

The post Výzkum a vývoj appeared first on Ústav procesního inženýrství.