Laboratoře

Laboratoř energetických zařízení a obnovitelných zdrojů energie

Ejektorová aerodynamická traťEjektorová aerodynamická trať

Hlavní cíle a aktivity laboratoře

Hlavním cílem laboratoře je především výzkum přestupu tepla a hmoty v teplených výměnících, optimalizace přenosových jevů, výzkum přenosu a akumulace energie. Mezi další aktivity patří výzkum zvýšení výzkum efektivnosti přenosu tepla, uchovávání tepla v tepelných zásobnících a problematika stratifi kace v teplých akumulátorech. Dále vývoj nových výměníků a optimalizace teplosměnných ploch, výzkum a optimalizace podlahových konvektorů tepla a v neposlední řadě vývoj entalpických výměníků tepla. Z obnovitelných zdrojů energie se aktivity laboratoře zaměřují na solární systémy, fotovoltaické a termosolární kolektorové systémy, tepelná čerpadla a výzkum termoakustického jevu. Dále je v laboratoři prováděno měření charakteristik ventilátorů, dmychadel a kompresorů, měření toků tepla a hmoty, výzkum šíření znečišťujících látek ve vnitřním prostředí.

Odborné zaměření laboratoře

Laboratoř se orientuje na výzkum a vývoj tepelných výměníků a optimalizaci procesu přenosu tepla a hmoty. Dále na výzkum přenosu a uchovávání teplené energie v akumulačních zásobnících, výzkum obnovitelných zdrojů energie, zejména solárních systémů a tepelných čerpadel, měření charakteristik čerpadel, ventilátorů, dmychadel a kompresorů, měření tepelných čerpadel, měření bilancí tepelných strojů.

Specifická zařízení a výstupy

  • Ejektorová aerodynamická trať.
  • Experimentální termoakustický motor.
  • Turbodmychadlo a ventilátorová trať.
  • Zdroj tepla s experimentální stratifikační nádrží, tepelným čerpadlem, plynovým kotlem a dalšími zařízeními.
  • Experimentální sestavná klimatizační trať.
  • Zařízení pro výzkum přenosu vlhkosti membránami, zařízení pro měření nízkých hodnot prodyšnosti.
  • Zařízení pro měření rychlých změn tlaků (až 16 kanálů po 10 kHz), přesné měření nízkých tlaků, přesné kalibrování tlakových čidel.
  • Kompresory, tlakové nádoby a rozvody tlakového vzduchu s dosažitelným tokem stlačeného vzduchu až 1 kg/s.
Zdroj tepla s experimentální stratifikační nádrží, tepelným čerpadlem, ...Turbodmychadlo a ventilátorová trať.

Laboratoř hydrodynamiky a kavitace

Hydrodynamická vana

Hlavní cíle a aktivity laboratoře

  • Experimentální výzkum kavitace v proudící tekutině.
  • Výzkum kavitačních bublin.
  • Výzkum kavitace v hydraulických tlumičích a v oblasti biomedicínských aplikací.
  • Zjišťování kvality vody v nepřístupných místech.
  • 2D vizualizace ve vnější i vnitřní hydrodynamice.
  • Velmi přesná lokální měření výšky hladiny a frekvence jejího kmitání.
  • Měření charakteristik vodních čerpadel a armatur.

Specifická zařízení a výstupy

  • Ultrazvukový generátor kavitace – zkoumání kavitační odolnosti materiálů.
  • Akustický bublinkový spektrometr – unikátní zařízení pro zjišťování kvality vody v nepřístupných místech (např. potrubí jaderných elektráren) za využití vztahu množství bublin v objemu tekutiny a vlastností tekutiny.
  • Hydrodynamická vana – pro 2D vizualizace ve vnější i vnitřní hydrodynamice.
  • Snímač výšky hladiny vody a frekvence jejího kmitání – bodová měření.
  • Hydrodynamická trať pro měření charakteristik vodních čerpadel a armatur.

Odborné zaměření laboratoře

Laboratoř kavitace je zaměřena jednak na výzkum chování samostatných kavitačních bublin, tak i výzkum kavitační odolnosti různých typů materiálů. K výzkumu kavitační eroze je využíván ultrazvukový generátor, který urychluje reálné zkoušky kavitační odolnosti realizované na kavitačním tunelu. Ke kavitační erozi dochází nejprve ke zpevňování povrchu a následně až ke kavitačním opotřebení. Kavitace je fyzikálním jevem, který souvisí se vznikem, zánikem a aktivitami makroskopických dutin v kapalině, které nazýváme kavitačními bublinkami. Kavitace je známa především díky kavitační erozi, které způsobuje poškození turbín, čerpadel i dalších hydrodynamických strojů. Při kolapsu kavitačních bublin vznikají vysoké tlaky a teploty, které mohou vést k produkci plazmy. V laboratoři hydrodynamiky se provádějí experimenty, při nichž se zviditelňuje 2D proudění vody. Na základě hydrodynamické analogie mezi prouděním tenké vrstvy vody a dvojrozměrným prouděním plynu lze simulovat toky stlačitelných i nestlačitelných tekutin. Nástrojem pro experimenty je analogové zařízení – unikání modelový stůl vlastní konstrukce i výroby. Vizualizaci lze provádět několika metodami, z nichž nejrozšířenější je metoda nanášení prachových částic na hladinu obarvené vody. Kromě vizualizace proudění lze provádět také velmi přesná lokální měření výšky hladiny a frekvence jejího kmitání.

Kavitační erozeZviditelňování 2D proudění vody

Laboratoř numerické analýzy a technických výpočtů

Hydrodynamická vana

Hlavní cíle a aktivity laboratoře

  • Výuka a školení v oblasti simulace proudění, teplotních polí, deformace a napjatosti v systémech.
  • Řešení úloh základního výzkumu.
  • Řešení úloh aplikovaného a smluvního výzkumu.
  • Technologická podpora výzkumných a vývojových aktivit v partnerských firmách.
  • Analýzy a posudky pro soukromé společnosti a státní orgány.

Specifická zařízení

Software
  • Ansys (Ansys, Fluent, CFX, Polyfl ow)
  • Altair ( HyperMesh, HyperMath, OptiStruct, RADIOSS, HyperForm
  • OpenFOAM
  • SolidWorks, aj.
Hardware
  • DELL PowerEdge M1000e (56 jader, 176 GB RAM)
  • Výkonné pracovní stanice (9x)

Odborné zaměření laboratoře

Numerická simulace proudění
  • Vnitřní i vnější aerodynamika
  • Stacionární i nestacionární výpočty
  • Proměnné parametry proudících médií v závislosti na teplotě, tlaku, koncentraci aj.
  • Neizotermní výpočty, simulace sdílení tepla, simulace přenosu tepla zářením
  • Laminární i turbulentní proudění
  • Newtonské i nenewtonské kapaliny
  • Vícefázové proudění a kavitace
  • Simulace chemických reakcí, hoření, míchání
  • Simulace transportu částic
  • Návrh opatření a optimalizace
  • Problematika přenosu vlhkosti, kondenzace, vypařování, sušení
Numerické simulace a analýzy teplotních polí
  • Simulace teplotního pole v konstrukcích
  • Analýzy tepelných ztrát (zisků)
  • Analýzy ohřevu a chlazení v technologiích, návrh technologií pro ohřev a chlazení
  • Simulace a analýza teplotních deformací a teplotního namáhání konstrukcí
Návrh nových, popřípadě optimalizace stávajících zařízení Návrh nebo optimalizace technologických procesů Analýza závad a poruch
Kavitační erozeZviditelňování 2D proudění vody
©2011-2016 Pavel Kryštůfek  Nette Framework powered Dibi powered