Aktuální témata bakalářských prácí pro studijní obor Základy strojního inženýrství na ak. rok 2022 / 2023 vedených na Odboru termomechaniky a techniky prostředí.
- Témata bakalářských prací budou průběžně aktualizována a doplňována.
- V případě, že máte zájem o jiné vlastní téma z oblasti energetiky, techniky prostředí nebo termomechaniky, neváhejte nás kontaktovat.
- Pokud budete mít o některé z nabízených témat zájem, je třeba co nejdříve kontaktovat příslušného vedoucího bakalářské práce.
- Témata jsou rozdělena podle typu bakalářské práce:
- Rešeršní typ práce
- Návrhová (výpočetní) práce
- Experimentální typ práce
- Simulační práce (modelování)
Poslední aktualizace na webu proběhla 12. 08. 2022 (12:00)
(1) Rešeršní typ práce
Digitální dvojče a jeho význam
Bakalářská práce rešeršního charakteru by se měla zaměřit na téma digitálního dvojčete a jeho nezastupitelnost v oblasti Průmyslu 4.0. Práce by měla popsat využití digitálního dvojčete v průmyslové výrobě, jeho výhody a potenciální úskalí jeho použití.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Tomáš Mauder, Ph.D.
Potenciál energetických zařízení v technologiích P2L
Integrace energie z obnovitelných zdrojů (OZE) do elektrické sítě představuje vzhledem k nestálosti těchto zdrojů problémy v řízení energetické soustavy. Nesoulad mezi potenciální nabídkou elektřiny z OZE a zátěží (přebytek energie) lze využít k výrobě např. vodíku, metanu nebo metanolu. Tento koncept, označovaný jako „Power-to-Gas“ a „Power-to-Liquid“, je slibné opatření pro podporu rozvoje OZE. Úkolem této práce popsat dostupné a vznikající technologie P2G a zejména P2L, zhodnotit jejich dopad na budoucí scénáře snižování CO2, charakterizované rostoucím podílem OZE a elektrických vozidel. Ambicí je nalézt synergicky fungující technologie P2L v energetice a dopravě se zapojením technologií CCS k omezení emisí CO2, maximalizací efektivity a nízkými náklady.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Chytrý mobil jako anemometr
Mobilní telefony dnes mají parametry, které je umožňují použít jako součást měřicích přístrojů. Obrazová velocimetrie (PIV, Particle image velocimetry) je metoda pro měření rychlostních polí s využitím světelné roviny, vnášených částic a rychlostní kamery. Právě kameru mobil může nahradit a s použitím vhodného software (freeware) lze pak získané obrazy vyhodnotit. Student provede rešerši dostupných informací k tématu a poté navrhne a využije co nejlevnější a nejdostupnější vybavení včetně mobilu pro provedení jednoduchého experimentu s měřením rychlosti proudění. Při úspěšném postupu pak výsledky porovná s daty z profesionálního zařízení. Cílem je získat jednoduchý a levný nástroj pro běžná měření rychlosti v tekutinách, pro demonstrace a výukové účely. Na projektu je možnost pokračovat v rámci diplomové práce.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Dopplerovský anemometr
Laserová dopplerovská anemometrie je pokročilá metoda pro bodové měření rychlosti proudění tekutin s využitím vnášených částic. Komerčně dostupné přístroje jsou drahé. V současnosti lze však jednotlivé komponenty pořídit velmi levně a část z nich řešit např. 3D tiskem. Student provede rešerši dostupných informací k tématu a poté využije co nejlevnější a nejdostupnější vybavení pro návrh a případnou realizaci jednoduchého LDA s minimem kompromisů, možnost výroby/realizace a koupě komponent s min. náklady. Podle možností pak i provedení jednoduchého experimentu s měřením rychlosti proudění. Výsledky případně porovná s daty z profesionálního zařízení. Cílem je získat jednoduchý a levný nástroj pro běžná měření rychlosti v tekutinách, který poslouží i pro výuku. Vhodné pro fyzikálně zaměřeného studenta, na projektu je možnost pokračovat v rámci diplomové práce.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Spreje v přírodě – inspirace pro nové technologie
Život je podmíněn transportem látek a např. látková výměna z fyzikálního pohledu představuje pohyb pevných, kapalných či plynných látek. Předmětem práce je najít v přírodě případy, kdy se kapaliny pohybují vysokými rychlostmi s cílem jejich rozstřiku na kapky (zvýšení plochy mezifázového rozhraní). Tyto případy je třeba co nejpodrobněji popsat z pohledu mechaniky tekutin, zjistit okrajové podmínky (tvary orgánů, tlaky), reologické vlastnosti kapaliny, popsat mechanismy rozstřiku (procesů, které doprovází rozstřik kapaliny), účel těchto jevů, účinnost přeměny energie a vlastnosti spreje či aerosolu. Předmětem je najít i jiné než klasické a dosud známé způsoby tvorby spreje. Inspirace spreji v přírodě (jaké organismy používají trysky k rozstřiku) bude podrobena kritické analýze s cílem později aplikovat tyto poznatky v technické praxi při vývoji rozprašovacích trysek. Práce bude náročná na volbu vhodných rešeršních technik a rozsah získaných výsledků je nejistý. Rešerše je multidisciplinární, s přesahem do biologie, biofyziky a dalších relevantních oborů. Žádoucí je konzultace s odborníky z uvedených oblastí. Součástí je i vyhledání případných prací, které se tomuto problému již věnovaly. V případě, že bude rozsah výsledků nízký, bude zaměření rozšířeno na obdobné jevy, např. na rešerši směšování tekutin, čerpání nebo i jen proudění a další technicky zajímavé jevy z mechaniky tekutin.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Ekologické chlazení potravin
V současnosti je trendem snižování energetické náročnosti spotřebičů, které může v ideálním případě vést až k provozu zcela bez potřeby zdroje energie nebo s využitím obnovitelných zdrojů. Cílem práce je provést rešerši dostupných technologií pro chlazení se zaměřením na chlazení potravin „v domácnosti“, zejména v situacích, kdy dostupné zdroje energie jsou velmi omezené (např. baterie dobíjené fotovoltaikou, ve vozidle) nebo vůbec nejsou dostupné (v přírodě, v zemích třetího světa).
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Palivové soustavy malých turbínových motorů
Energetické nároky leteckých pohonů budou ještě dlouhou dobu vyžadovat zdroje s vysokou energetickou hustotou, tedy zejména turbínové pohony. Rostoucí nároky na ekologii, ekonomiku provozu i výkonové parametry vyžadují kontinuální vývoj těchto zařízení, lepší pochopení a pokročilé řízení procesů, které ovlivňují jejich funkci. Palivové soustavy malých turbínových motorů využívají různé způsoby přívodu paliva do spalovací komory, vyskytují se tak různé konstrukce palivových trysek, např. tlakové vířivé trysky (simplex/duplex), odpařovací trubice, rozstřikové kroužky nebo airblast trysky. Palivové trysky jsou velmi důležitou součástí celé soustavy, jejich správná funkce je nutností pro zajištění dostatečné účinnosti motoru a požadavky kladené na palivové trysky tak jsou velmi vysoké. Práce má za úkol provést klasifikaci používaných palivových soustav v turbínových motorech s max. tahem do 5000 N (nebo vzletovým výkonem do 600 kW) a dále se zaměřit na detailní popis jednotlivých modifikací. Jde o technickou rešerši a analýzu aplikovaných technických řešení, jejich systematické porovnání, hodnocení výhod a nedostatků, rozsahu regulačních parametrů a energetických požadavků, popis konstrukčních řešení a jednotlivých částí, rozbor a fyzikální popis jejich funkce. Úspěšná práce může pokračovat jako práce diplomová, která již je prakticky zaměřená, má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Je možná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající nebo podaný projekt. Práce bude řešena v rámci projektu a ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Historie a současnost balonového hořáku
Pro balonové létání se již řadu let používají atmosferické plynové hořáky. Tyto hořáky se vyvíjí pomalými krůčky desítky let. Práce má za úkol zmapovat historii zdrojů tepla pro horkovzdušné balony a zaměřit se zejména na plynové hořáky, jejich vývoj, různé koncepce. Cílem je provést jejich klasifikaci a popsat trendy, kterými procházejí.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Fotovoltaický ohřev teplé užitkové vody
Cílem práce je provést rešerši technických systémů a možností pro fotovoltaický ohřev teplé užitkové vody v bojleru a provést technickou a ekonomickou analýzu těchto možností s cílem identifikace nejvhodnějšího systému.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Stanice na výrobu a skladování vodíku v teplárenské síti
Cílem práce je provést rešerši způsobů výroby vodíku a provést analýzu proveditelnosti a ekonomické návratnosti pro výrobu a skladování vodíku ve stanicích, které budou navázány na uzly teplárenské sítě a budou využívat k výrobě vodíku zelenou elektřinu v době jejího nadbytku.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Zkapalňování zemního plynu a skladování LNG prostřednictvím obnovitelných zdrojů energie
Cílem práce je provést rešerši technologií pro zkapalňování plynných paliv - především zemního plynu a provést analýzu proveditelnosti a ekonomické návratnosti pro využívání zelené energie pro zkapalňování a sezónní skladování zemního plynu. Myšlenkou je v období s nadbytkem zelené energie (léto) tuto energii využít pro výrobu LNG, které je následně využito v období s vyšší poptávkou (zima) s pozitivním dopadem na ceny dodávek plynu a tepla.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Mechanická akumulace energie
Cílem práce je provést rešerši a seznámit se s problematikou mechanické akumulace energie prostřednictvím setrvačníků. Součástí práce bude také kritické zhodnocení současného stavu využití této technologie a přehled (ukázka) realizovaných systémů v praxi.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Akumulace energie do stlačeného vzduchu.
Cílem práce je provést rešerši a seznámit se s problematikou akumulace energie do stlačeného vzduchu (tzv. CAES). Součástí práce bude také kritické zhodnocení současného stavu využití této technologie a přehled (ukázka) realizovaných systémů v praxi.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Ejektorové chlazení
Cílem práce je provést rešerši a seznámit se s problematikou ejektorového chladicího zařízení. Součástí práce bude také kritické zhodnocení současného stavu využití této technologie, její srovnání s jinými typy chladicích systémů a přehled (ukázka) realizovaných systémů v praxi.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Superkritický cyklus ve výrobě elektrické energie
Cílem práce se provést rešerši a seznámit se s problematikou superkritického Rankinova cyklu, který se využívá v tepelných elektrárnách pro výrobu elektrické energie (Rankinův tepelný cyklus je obsahem předmětu 6TT Termomechanika). Součástí práce bude také kritické zhodnocení současného stavu využití této technologie a přehled (ukázka) realizovaných systémů v praxi.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Přenos tepla zářením a jeho dopady v běžném životě
Cílem práce je provést rešerši, teoreticky popsat základní zákony přenosu tepla zářením (radiací) a identifikovat a analyzovat jevy z běžného života (nebo inženýrské praxe), ve kterých je radiace dominantní (např. skleníkový efekt, souvislost mezi barvou předmětu a jeho teplotou, tepelné ztráty vůči obloze apod.). Problematika je do značné míry obsahem předmětu 6TT Termomechanika. Součástí práce bude také vytvoření jednoduchého skriptu (např. v Excelu, Google Spreadsheetu, MATLABu apod.), který bude umožňovat základní výpočet přenosu tepla zářením.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Organický Rankinův cyklus
Cílem práce je provést rešerši a seznámit se s problematikou a aplikacemi organického Rankinova cyklu, který využívá jako pracovního média organických látek s nízkými teplotami fázové přeměny. Součástí práce bude vytvoření jednoduchého skriptu (např. v Excelu, Google Spradsheetu, MATLABu apod.), který umožní základní tepelnou analýzu vybraného organického Rankinova cyklu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Analytické řešení úloh přenosu tepla
Cílem práce je provést rešerši jednoduchých úloh přenosu tepla, pro které existují analytická řešení. Řešerše by měla pokrývat různé geometrie (např. rovinná, válcová, kulová geometrie) a různé typy okrajových/počátečních podmínek. Součástí práce bude vytvoření jednoduchého skriptu (např. v Excelu, Google Spreadsheetu, MATLABu apod.), který umožní základní vizualizaci řešení.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Regenerace v tepelných cyklech
Cílem práce je provést rešerši termodynamických cyklů, které využívají regeneraci - teplo “přebytečné” v jedné části cyklu je užitečně využito v jiné části cyklu (např. ve Stirlingově, Rankinově, Braytonově či Ericssonově cyklu). Součástí práce bude porovnání regenarativních cyklů s cykly bez regenerace a vytvoření jednoduchého skriptu (např. v Excelu, Google Spradsheetu, MATLABu apod.) pro základní termodynamickou analýzu vybraného cyklu s regenerací. Problematika je do značné míry obsahem předmětu 6TT Termomechanika.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.
Rychlé nabíjení elektromobilů – přehled technologií
Proveďte rešerši současných technologií umožňujících rychlé dobíjení EV vozidel, porovnejte jejich výhody, nevýhody a zhodnoťte, jaké strategie tepelného managementu akumulátorů využívají jednotlivý výrobci EV vozidle (bez chlazení, vzduch, kapalinové chlazení atd.) a jaký to může/má dopad na životnost akumulátoru.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D.
Tepelný management akumulátorů EV vozidel
Práce bude zaměřena na rešerši konkrétních technických řešení chlazení/vyhřívání akumulátorů elektrických vozidel z pohledu konstrukčního řešení přenosu tepla mezi systémem tepelného managementu a samotnými články, akumulátorem a management systémem a systémem a okolím vozidla. Cíle bude také porovnat konstrukci různých systémů z pohledu přenosu tepla např. elektrický, přímý výpar chladiva, kapalinové systémy.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D.
Tepelná čerpadla pro tepelný management EV vozidel
Rešerše současného stavu využití těchto jednotek pro klimatizaci osobních automobilů s EV pohonem, popis jejich obecné konstrukce a rozbor konkrétního řešení od zvoleného výrobce (např. Tesla Model Y).
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D.
Technologie pro kontaktní a infračervené vytápění v kabině automobilů
Práce bude zaměřena na podrobnou rešerši kontaktních a infračervených vytápění systémů využitelných v kabině automobilů a posouzení jejich efektu na tepelný komfort člověka. Rešerše by měla poskytnout ucelený pohled do trendů vývoje těchto zařízení a jejich možné aplikace v kabinách. Pro úspěšné zpracování tohoto zadání je doporučená dobrá znalost anglického jazyka.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D.
Metody posuzování životního cyklu akumulátorů pro EV vozidla
Cílem práce je provést rešerši ohledně materiálového složení a energetické náročnosti výroby akumulátorů pro elektrická vozidla a metod pro odhad množství emisí, které se při této výrobě uvolní. Návaznost hlavně na postupy LCA - life cycle assessment - posuzování životního cyklu výrobku.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D.
Dlouhodobé skladování zkapalněného zemního plynu (LNG)
Provést rešerši způsobů dlouhodobého skladování zkapalněného zemního plynu. Posoudit výhody a nevýhody skladování zemního plynu v kapalném skupenství oproti zásobníkům se stlačeným zemním plynem (rychlost výstavby, investiční a provozní náklady, flexibilita, bezpečnost, napojení na plynárenskou infrastrukturu apod.). Posoudit možnosti využití zkapalněného zemního plynu pro zvětšení skladovaných zásob zemního plynu v České republice. Posoudit možnosti využití zkapalněného zemního plynu mimo energetiku (především v dopravě).
Vedoucí bakalářské práce: doc Ing. Pavel Charvát, Ph.D.
Elektromobilita v České republice – možné trendy a důsledky
Analyzovat trendy nárůstu počtu elektromobilů v České republice a posoudit vliv elektromobility na ekonomiku (spotřebu elektrické energie, emise škodlivin, potřebu infrastruktury pro nabíjení, příjmy ze spotřební daně apod.).
Vedoucí bakalářské práce: doc Ing. Pavel Charvát, Ph.D.
Využití solární energie pro chlazení v budovách
Provést literární rešerši způsobů využití solární energie pro chlazení budov. Provést ukázkový výpočet výkonnosti a účinnosti různých způsobů využití solární energie pro chlazení budov (solární tepelné kolektory v kombinaci s absorpčním chladicím zařízením, solární tepelné kolektory v kombinaci s ejektorovým chladicím zařízením, fotovoltaické panely v kombinaci s kompresorovým chladicím zařízením apod.).
Vedoucí bakalářské práce: doc Ing. Pavel Charvát, Ph.D.
Využití knihovny Coolprop pro srovnání technických parametrů vybraných typů chladiv
Cílem práce je vytvořit diagramy (Matlab, Excel, apod.) vybraných typů chladiv a vyhodnotit jejich potenciál pro aplikaci v HVAC jednotkách v automobilech a tepelných čerpadlech v elektro-automobilech z hlediska hořlavosti, GWP, ceny a technických parametrů pro typické provozní podmínky.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.
Metodika hodnocení tepelného komfortu pomocí ekvivalentní teploty a diagramu komfortních zón
Ekvivalentní (homogenní) teplota je jednou z možností, jak definovat tzv. pocitovou teplotu. Oproti běžné teplotě vzduchu v sobě zahrnuje vliv záření a proudění, které běžné teplotní čidlo není schopno zachytit. S výhodou se těchto čidel využívá při vyhodnocování tepelného pocitu/komfortu dle normy ČSN ISO 14505 pomocí diagramu komfortních zón. Cílem této práce je provést rešerši na toto téma a zanalyzovat již naměřená data.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.
Bioaerosoly a ochrana zdraví před jejich škodlivými účinky
Aerosolové částice biologického původu jsou například pyl, viry, bakterie, nebo produkty živých organismů. Vzhledem ke své velikosti se šíří prostředím ve formě aerosolu. V mnoha případech představují zásadní riziko pro člověka. Cílem práce bude provést rešerši bioaerosolů a metod, které se používají pro jejich měření v reálných podmínkách. Student také navrhne nejvhodnější způsoby ochrany před jednotlivými typy bioaerosolů a vybraný způsob experimentálně ověří.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Technologie pro záchyt CO2
Student provede rešerši metod vyvinutých pro zachycování CO2 z technologických procesů a z atmosféry. V rámci práce student vyhledá a zpracuje informace o nejnovějších poznatcích v této oblasti. Dále porovná účinnosti jednotlivých absorbentů a identifikuje nejpodstatnější faktory, jimiž lze účinnosti zvýšit.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Aerosolové nanočástice – jsou skutečně hrozbou?
V médiích se objevují informace, že vdechované částice se přes čichové nervy snadno dostávají do mozku. Je to pravda a je to nebezpečné? Jaká další zdravotní rizika mohou nanočástice představovat? Jakým způsobem se nanočástice šíří v prostředí a jak lze jejich šíření technickými prostředky bránit? Najít odpovědi na tyto otázky a provést praktická měření nanočástic v laboratorních podmínkách bude cílem této práce.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Nanočástice v kabinách dopravních prostředků
Šíření a rozviřování částic aerosolu v kabinách vozidel závisí na mnoha parametrech, např. na způsobu větrání, teplotě vzduchu, koncentraci částic, počtu pasažérů a jejich rozmístění, materiálu sedaček atd. Student nejprve provede rešerší zjištění současného stavu poznání a pak připraví měření změn koncentrace částic v kabině automobilu při různých podmínkách.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Elektronické cigarety – nové trendy v inhalaci tabáku a způsoby měření generovaných částic
V poslední době uvádějí tabákové společnosti na trh nové typy elektronických cigaret, přesněji zařízení pro inhalaci tabáku. Cílem práce je provést rešerši těchto zařízení a ověřit, zda u nich dochází ke generování nano- a mikročástic. Dále bude cílem práce vytvořit metodiku měření generovaných koncentrací a s využitím dostupných přístrojů provést měření vybraného typu cigaret (inhalátoru).
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Moderní technologie pro klimatizaci a chlazení
Média v posledních dnech informovala, že Bill Gates se rozhodl investovat do firmy, která vyvinula „revoluční metodu pro klimatizování“. Student v rámci práce provede rešerši technologií používaných a použitelných pro chlazení a ověří, zda zmiňovaná metoda je skutečně účinnější než konvenční technologie, méně energeticky náročná a současně všeobecně aplikovatelná, jak hlásají oslavné novinové články. Na modelovém případě školní učebny pak propočítá a porovná energetické nároky za použití různých typů klimatizací a současně zhodnotí nároky a náklady na dlouhodobý provoz a údržbu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Rotační absorbér pro záchyt CO2
Cílem práce je zpracovat analýzu úrovně technické připravenosti (TLR) rotačních absorbérů (RPB) pro záchyt CO2
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Hájek
Predikce termofyziologické odezvy lidského těla při nošení ochranného oděvu za pomocí indexu PHS (Predicted Heat Strain)
První část práce bude zaměřena na rešerši analytického modelu PHS (Predicted Heat Strain) a vhodnost jeho použití pro predikci termofyziologické odezvy lidského těla při nošení ochranných obleků. Druhá část práce bude věnována zpracování naměřených termofyziologických charakteristik lidského těla v ochranných oblecích a ověření poznatků získaných z realizované rešerše.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Kopečková
Metabolická aktivita a možnosti její predikce
Metabolická aktivita vyjadřuje intenzitu fyzické aktivity vykonávané člověkem. Její hodnotu lze měřit přímo (např. zařízením Oxycon), avšak v mnoha případech nelze přímé měření pro získání hodnoty metabolické aktivity použít. Z tohoto důvodu existuje velké množství tabelovaných hodnot metabolismu pro různé fyzické aktivity (sezení, chůze po schodech, běh a další), další možností je použití rovnic a modelů založených na výpočtu metabolické aktivity např. ze srdečního tepu a dalších.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Kopečková
Srovnání predikčního modelu PHS (Predicted Heat Strain) a termofyziologického modelu založeném na Fialově přístupu
V současné době je velice důležité mít k dispozici modely pro predikci tepelného stresu, díky nimž je možné predikovat např. riziko vystavení člověka extrémním teplotním podmínkám, nebo přímo určit časové limity pro pobyt lidí v těchto podmínkách. Pro tyto účely byla již vyvinuta řada modelů, které se liší především svou složitostí a časovou náročností na výpočet. Cílem této bakalářské práce je porovnání dvou modelů, a to: predikčního modelu PHS, který je založen na analytickém přístupu, a termofyziologického modelu založeném na Fialově přístupu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Kopečková
Indexy tepelného stresu a fyziologické modely
Indexy tepelného stresu slouží k poměrně rychlému a jednoduchému vyhodnocení vlivu tepelné zátěže na člověka. V průběhu let byla vyvinuta řada indexů tepelné zátěže, přičemž každý z nich má své výhody a nevýhody a různou oblast, pro kterou je vhodné jejich použití. Stejně tak tomu je i u fyziologických modelů. Úkolem bakalářské práce je provést rešerši indexů tepelného stresu a fyziologických modelů. Jednodušší z nich poté implementovat prostřednictvím programu MATLAB a pro dané okolní podmínky provést porovnávací studii výsledků jednotlivých indexů a modelů, a dále pak ověřit jejich podmínky aplikovatelnosti.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Kopečková
Individualizace fyziologických modelů
V současné době jsou hojně využívány indexy tepelného stresu a matematické modely schopné predikovat fyziologické projevy lidského těla. Nejčastěji se jedná o teplotu jádra (příp. rektální teplotu), střední teplotu pokožky, intenzitu pocení či tepovou frekvenci. Díky těmto modelům a indexům lze např. predikovat riziko vystavení člověka extrémním podmínkám, definovat limitní fyziologické hodnoty či limitní dobu pro pobyt v extrémních podmínkách, či navrhovat preventivní opatření při použití ochranného oděvu. Obecným problémem predikce fyziologických modelů je fakt, že lidé jsou různí, liší se různou úrovní fyzické kondice, pohlavím, věkem, různou mírou aklimatizace apod. Fyziologické modely však byly prvotně vytvořeny pouze pro standardního průměrného člověka, což může způsobovat problém pro predikci fyziologického chování lidí, kteří do této definice nezapadají, a vést až k podhodnocení nebezpečí např. v extrémních podmínkách (hasiči, vojáci ad.). Požadavek individualizace se ale také odráží u prostředí s vysokým nárokem na kvalitu a individuální nastavení okolních podmínek, jako tomu je např. v kabinách high-end automobilů, nebo v luxusních třídách letadel.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Kopečková
Univerzální teplotní klimatický index UTCI
Úkolem je zpracovat rešerši vývoje univerzálního indexu UTCI a modelů, ze kterých vychází, dále zohlednit podmínky použití a aplikovatelnost indexu UTCI. Případně provést porovnání indexu UTCI versus běžné modely.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Kopečková
Filtrační účinnost respirátorů
Respirátory jsou jednou z možností osobní ochrany proti vdechnutí škodlivých látek z okolí. V poslední době zájem o ně stoupnul především kvůli pandemii Covid. Práce by byla zaměřená na různé faktory ovlivňující filtrační účinnost respirátorů. Součástí by byla rešerše používaných norem a metodik pro stanovení třídy filtrační účinnosti a kritické zhodnocení těchto metodik s ohledem na nanočástice. Dle možností by práce obsahovala také návrh měřicí tratě a změření filtrační účinnosti vybraných respirátorů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.
Možnosti stanovení velikosti částic ve vzduchu
Částice jsou v dnešní době nedílnou součástí vzduchu, který dýcháme (např. prach, emise z dopravy, viry). Na pohyb těchto částic ve vzduchu má největší vliv jejich velikost a také hustota. Součástí práce by měla být rešerše metod, které lze využít ke stanovení velikosti částic (mikrometrových i nanometrových), případně metod pro měření jejich hustoty. Dle schopností studenta může práce obsahovat i jednoduché měření.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.
Dům s akumulací energie do vodíku
Cestou moderního bydlení, která je cenově dostupná (investičně i provozně) a ohleduplná k životnímu prostředí, mohou být domy s vlastním zdrojem čisté elektrické energie, jejíž přebytky jsou ukládány do vodíku. Technologie pro tyto domy jsou objektem aktuálních výzkumů a pilotních realizací např. zelená vodíková školka v Mariestad nebo obytný dům Göteborg (Švédsko). Cílem práce je provést rešerši potřebných subsystémů (fotovoltaických panelů, elektrolyzérů, palivových článků, kompresorů, úložišt vodíku atd.) a na jejím základě vytvořit vlastní ideový návrh obytného domu s vodíkovým hospodářstvím a pokusit se vyhodnotit jeho ekonomiku a uhlíkovou stopu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
Předpisy a normy pro vodíkové technologie
V současné době dochází k prudké akceleraci rozvoje vodíkových technologií jako obnovitelných zdrojů čisté energie. Pro úspěšné rozšíření těchto technologií musí být k dispozici přehledný a ucelený systém předpisů a norem, které se vodíkových technologií týkají. Velké množství práce v tomto směru bylo provedeno ze strany U.S. Department of Energy (DOE), která může být inspirací pro Evropu, včetně České republiky. Cílem práce je provést rešerši souboru amerických předpisů a norem pro vodíkové technologie, porovnat je s evropskými předpisy a normami s přihlédnutím k české legislativě.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
Technologie pro využití energie vodíku v budovách
V současné době dochází k prudké akceleraci rozvoje vodíkových technologií jako obnovitelných zdrojů čisté energie. Celosvětová vzniká zcela nová koncepce výroby a distribuce vodíku, jejímž cílem je úplné nahrazení fosilních paliv a dramatické snížení emisí CO2. Vodík se má stát zcela běžnou komoditou a novou energetickou základnou pro technickou a dopravní infrastrukturu. Cílem práce je provést rešerši technologií, které budou velmi pravděpodobně uplatněny pro využití energie vodíku při provoz budov (výroba elektřiny, vytápění, chlazení, ukládání energie atd.). Důraz by měl být kladen na identifikaci technologií, které mají vysoký potenciál pro masivní rozšíření z důvodů: vysoké bezpečnosti a spolehlivosti, nízkých investičních a provozních nákladů, rychlého zavedení do hromadné výroby. Autor práce se pokusí navrhnout optimální výber technologií pro využití energie vodíku při provozu budov, a to zejména pro klimatické podmínky České republiky.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
Biopaliva čtvrté generace pro proudové motory
K dosažení uhlíkové neutrality dopravy je nutné zajistit nízkoemisní leteckou dopravu. Kvůli nízké energetické hustotě baterií není ani výhledově možné sestrojit mezikontinentální letadlo čistě na elektrický provoz. Nicméně z budoucích přebytků elektrické energie je možné tuto energii uschovat ve formě kapalných či plynných paliv. Cílem práce je provést rešerši použitelných biopaliv čtvrté generace pro proudové motory s ohledem na nutné konstrukční změny v motorech a nádržích paliva a provést energetickou bilanci perspektivních druhů paliv.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý
Technologie pro separaci CO2 z odpadních plynů
Česká republika vyprodukuje přibližně 100 Mt CO2 ročně. Cílem EU je omezit produkci tohoto plynu a snížit dopad energetických zdrojů na globální oteplování. Odpadní plyn opouštějící elektrárnu je nutno zbavit CO2 a dalších nežádoucích složek. Pro odstranění oxidu uhličitého můžeme použít některou z technologií CCS (Carbon capture and storage). Cílem bakalářské práce je seznámit se s technologiemi zachycení CO2 po spalování, aktuální problematikou a legislativou týkající se zachycení a uskladnění CO2. Bakalářská práce má porovnat různé technologie zachycení CO2 po spalování z hlediska účinnosti, vhodnosti použití pro plynové a uhelné elektrárny v České republice, pořizovacích a provozních nákladů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek
Chladicí zařízení pro nízké teploty
Technika nízkých teplot je využívána v řadě odvětví. Cílem této bakalářské práce je provést rešerši dostupných technologií, využívaných k dosažení teplot nižších jak - 70 °C, a porovnat jejich energetickou náročnost.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
(2) Návrhový (výpočetní) typ práce
Nové zdroje tepla pro pohon horkovzdušných balonů
Balonové létání je téma historické i současné. Jeho technická výbava se vyvíjí pomalými krůčky desítky let a stará a osvědčená koncepce dnes nesplňuje požadavky na komfortní, ekonomický a ekologický let. Klasické plynové hořáky by bylo možno nahradit jinými zdroji tepla. Je nutno provést rešerši možných a dostupných řešení. V návaznosti na to pak energetickou a tepelnou bilanci a zhodnotit podstatné aspekty posuzovaných řešení.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Pokročilá sprejová řešení pro zachycování CO2
Rozstřik kapalin umožňuje enormně zvýšit plochu rozhraní mezi kapalinou a plynem, čehož se využívá v mnoha procesech. Velmi aktuální je téma čištění plynů a zejména zachycování CO2 z průmyslových zplodin. Technologie, které toto umožňují, jsou založené na kapalných sorbentech a jejich efektivita závisí na účinnosti přenosu hmoty na rozhraní plyn-kapalina. Práce bude zaměřena na různé metody pro rozstřik kapalin, které využívají tzv. rozstřikovací (atomizační trysky). Hlavním cílem je provést rešerši těchto metod, a dále se zaměřit na jejich detailní popis, systematické porovnání, zhodnocení výhod a nedostatků. Úspěšná práce může pokračovat formou prakticky naměřené diplomové práce řešené v rámci výzkumného projektu.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Chlazení obytných prostor s pomocí solární energie
Cílem práce bude navrhnout chlazení obytných prostor s využitím solární energie na základě literární rešerše, vypočtu tepelné zátěže a simulace energetické bilance.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.
Tepelný model bazénu
Rozbor tepelné bilance, dohledání výpočtových vztahů a kriteriálních rovnic, přenosů tepla a vlhkosti, ukázkový případ pro nadzemní / zapuštěný bazén.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.
Analýza stavových rovnic plynu a aplikace na Rankin-Clausiově cyklu
Model ideálního plynu je uzpůsoben pro oblast běžných tlaků a teplot. V oblasti vysokých tlaků a teplot, popřípadě blízko stavu sytosti je uvedený model značně nepřesný, protože již nelze zanedbat rozměry molekul a jejich vzájemné interakce. V závislosti na konkrétní aplikaci existuje řada dalších modelů stavových rovnic (Van der Waalsova rovnice, viriální rozvoj, atd.), pomocí kterých lze danou úlohu řešit. Motivací této práce je po nastudování a volbě vhodných modelů stavové rovnice je mezi sebou na příkladu nadkritického Rankin – Clausiova cyklu pro vodní páru porovnat a přesnost jednotlivých modelů porovnat s rovnicí ideálního plynu a se skutečnými hodnotami získaných z parovodních tabulek.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc František Prinz
Analýza odporového součinitele na příkladu volného pádu částic o různých tvarech
Na jablko nepadající daleko od stromu působí v atmosféře kromě gravitační sily také sila odporová. Podobně na jakoukoliv částici. Odporová síla obecně závisí na tvaru tělesa. Pohybová rovnice pro tento problém je analyticky řešitelná. Problém tkví v určení odporového koeficientu C_D pro komplikovanější tvary částic, existují různé empirické modely určující tento odporový koeficient v závislosti na tvaru a rychlosti částice. Porovnání těchto modelů na příkladu volného pádu mezi sebou pro vybrané druhy částic a validaci na datech dostupných v literatuře tak dodají informace o vhodnosti jednotlivých modelů na složitějších aplikacích jako je např. vdechování a prostup azbestových mikrometrových vláken v dýchacích cestách, které je zdravotně závadné.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc František Prinz
Vodíkový energetický systém habitatu pro extrémní prostředí
Habitaty pro extrémní prostředí jsou specifickým druhem lidských obydlí určených pro bydlení za extrémních vnějších podmínek. Typickými extrémními prostředími na Zemi jsou arktické oblasti, pouště, podmořský svět, vysokohorské oblasti. Dále jsou to všechna místa mimo planetu Zemi. Společným znakem habitatů pro extrémní prostředí je jejich ostrovní provoz, tj. činnost bez možnosti připojení k vnějším zdrojům. Cílem práce je provést rešerši potřebných subsystémů (fotovoltaických panelů, elektrolyzérů, palivových článků, kompresorů, úložišt vodíku atd.) a na jejím základě vytvořit vlastní ideový návrh vodíkového energetického systému habitatu pro extrémní prostředí. Jedná se o habitat pro dvoučlennou posádku. Energetický systém má zajistit nepřetržité zásobování habitatu energií po dobu jednoho roku. Posádka habitatu má po celou dobu k dispozici neomezenou zásobu sladké vody. Habitat je po celou dobu umístěn na GPS souřadnicích 37.703333, -6.602778 v oblasti Rio Tinto.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
Inteligentní řízení větrného tunelu
Cílem práce je úprava řízení a regulace stávajícího větrného tunelu v laboratoři sprejů. Tunel bude doplněn o zařízení na měření rychlosti proudění a pomocí programu LabVIEW bude připravena zpětnovazební smyčka pro řízení frekvenčního měniče ventilátoru.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý
Transparentní dvoumédiový atomizér pro testování buble breakerů
Generování malých bublinek uvnitř dvoumédiového atomizéru je výhodné pro dobrou účinnost atomizace. Cílem práce je návrh transparentního atomizéru, ve kterém bude možné testovat různé modifikace rozbíječů bublin a pozorovat vnitřní proudění optickými metodami.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý
Rotační atomizéry v malých leteckých motorech
Rotační atomizéry nacházejí uplatnění v mnoha různých aplikacích v průmyslu a zemědělství. Tento typ atomizéru vyniká zejména svou účinností a vysokou kvalitou atomizace. Bakalářská práce se bude zabývat speciálním typem rotačního atomizéru, používaným v malých spalovacích turbínách leteckých motorů. Cílem bakalářské práce je se seznámit s principem fungování rotačních atomizérů a vyhodnotit naměřená data z tohoto zařízení, získané optickými metodami (LDA, FDA) a vysokorychlostní vizualizací. V práci by měly být stanoveny vztahy mezi provozními parametry atomizéru a vytvořeným sprejem.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek
Návrh průhledného více otvorového šumivého atomizéru
Šumivé atomizéry jsou používány v různých aplikací v chemickém, potravinářském a zpracovatelském průmyslu. Pro zlepšení vlastností spreje je možnost použít více otvorové šumivé trysky. Interakce a rozdělení dvoufázové směsi do jednotlivých otvorů ovlivňuje stabilitu a rovnoměrnost rozdělení spreje v prostoru. Cílem práce je provést rešerši průhledných modelů šumivých trysek a návrh vhodné koncepce průhledné trysky pro měření optickými metodami
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek
Chladicí zařízení domácího pivovaru
Chlazení hraje v procesu výroby piva významnou roli. V případě stále oblíbenějšího domácího vaření však není na trhu kdispozici dostatek výrobníků chladu, vhodných pro tyto účely. Cílem práce je provést konstrukční návrh chladicího zařízení domácího pivovaru.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
Varna domácího pivovaru
Cílem práce je provést konstrukční návrh dvounádobové varny domácího pivovarus kapacitou 50 l/várka.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
Pneumatický dopravník sněhu
Pneumatický dopravník sněhu je použit u zařízení pro výrobu sněhu za nadnulových teplot k dopravě vyrobeného sněhu mimo zařízení, případně římo na svah. Cílem práce je provést literární rešerši konstrukcí pneumatických dopravníků a na základě této rešerše navrhnout pneumatický dopravník pro dopravu ledových vloček.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
Tištěný tepelný výměník
Metody 3D tisku umožňují tvorbu složitých struktur, které lze využít jako teplosměnné plochy v tepelných výměnících.Cílem práce je provést rešerši dostupných materiálů pro technologie 3D tisku, které by byly využitelné pro výrobu tepelných výměníků z oblasti větrání a klimatizace. Vybrat vhodný materiál a na základě jeho vlastností navrhnout základní geometrické parametry tepelného výměníku pro chlazení vzduchu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
(3) Experimentální typ práce
Vytvoření regulátoru pro chytrý dům
Cílem bakalářské práce je popsání aktuálních regulačních technik pro vytápění/chlazení Chytrého domu/Smart house. Práce by se měla zaměřit na regulační systémy pro úspory a měření energií. Součástí práce bude program s regulačním prvkem v prostředí Mervis SCADA, který bude vzdáleně komunikovat s automatizačním systémem Unipi Neuron.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Tomáš Mauder, Ph.D.
Diagnostika mechanických soustav s využitím analyzátoru LDS PHOTON
Využití analyzátoru LDS PHOTON se software RT-Pro pro diagnostiku mechanických soustav. Příprava různých aplikací v sw RT-Pro (doběh ventilátoru, hluk a vibrace vyústky pro kabinu osobního vozu, šablony RT Pro k výuce)
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Kalibrace laserového Dopplerovského analyzátoru (LDA)
Student provede rešerši publikovaných možností kalibrace, z dostupných metod jednu vybere, a provede kalibraci konkrétního přístroje.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Termovizní kamera a termovizní dron
Termovizní kamera je užitečný pomocník k monitorování činnosti a skrytých závad různých zařízení, kuchyňských spotřebičů, zařízení pro vytápění a klimatizaci, zdrojů tepla ve vozidle, lidí a zvířat, budov a staveb, zařízení v energetice, teplárenství a průmyslu. Cílem práce je pořízení a zpracování kvalitních ukázek (snímků a videí) termovizních záznamů, případně vytvoření tutoriálů k použití termovizní kamery a termovizního dronu Parrot Bebop-Pro Thermal, viz https://www.youtube.com/watch?v=EgfnKICy-6c
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
Účinnost dobíjení elektrických vozidla
V prakticky zaměřené práci proveďte jednoduché experimentální ověření účinnosti různých druhů dobíjení akumulátorů EV vozidel (pomalé AC dobíjení, dobíjení z WallBoxu, dobíjení na rychlonabíječce) a vyhodnoťte průměrné ztráty energie při jednotlivých typech nabíjení.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D.
Nástroj pro zpracování záznamu z IR kamery
Cílem práce je vytvořit nástroj na digitální zpracovávaní IR snímků, které jsou nedílnou součástí laboratorní práce týmu klimatické komory. Student využije dostupných funkcí Matlabu pro analýzu těchto snímků tak, aby byl nástroj schopen analyzovat naměřená data dávkově. Díky takovémto nástroje se zefektivní práce s IR snímky z experimentální práce.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.
Přehled snímačů tepelných toků a jejich možnosti aplikace
Cílem práce je provést stručnou rešerši přístrojů určených k měření tepelných toků a seznámit se prakticky s dostupnými nástroji na pracovišti Ottp a provést jejich srovnání. Snímače tepelných toků se s výhodou používají na určení součinitele přestupu tepla a je použit např. i měření tepelného odporu stavebních konstrukcí a tepelné vodivosti materiálů obecně apod.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.
Konstrukce levného čítače aerosolových částic
V posledních několika letech se technologie pro výrobu součástí levných čítačů aerosolových částic stávají stále více dostupnými. V rámci této práce se student nejprve seznámí s principy čítačů a následně sám navrhne a sestaví čítač, který bude schopen záznamu a přenosu dat pro využití v měřicích kampaních, např. v nemocnicích či školách.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Přístroje pro měření filtrační účinnosti respirátorů a masek pro jadernou chemickou a biologickou ochranu
Ve spolupráci se Státním úřadem pro jadernou, chemickou a biologickou ochranu bude provedeno měření citlivosti a přesnosti přístroje PortaCount při měření částic o velikosti několika nanometrů až po desítky mikrometrů. Přístroj se používá pro ověřování filtračních schopností dýchacích masek a je třeba přesně zmapovat jeho vlastnosti při detekci částic z různých materiálů a o různých velikostech. Student sestaví měřicí trať, provede měření zvolených typů částic, výsledky vyhodnotí a stanoví závěry o vhodnosti přístroje pro konkrétní rozsah použití.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.
Distribuce kapaliny uvnitř rotačního lože
Pomocí vysokorychlostní kamery zaznamenat rozpad kapaliny uvnitř transparentního rotačního lože pro záchyt CO2
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Hájek
Usazování částic v plicích při realistickém nádechu
Dýchací cesty člověka představují systém větvících se kanálů. Částice, které vdechneme, se tímto systémem snaží proletět a velice často zůstanou usazené na stěnách. V místě zvýšeného počtu usazených částic může vzniknout zánět nebo jiná zdravotní komplikace. Součástí práce by měl být popis pohybu částic v dýchacích cestách a dále experiment se zapojením modelu plic a unikátního dýchacího mechanismu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.
Terapeutické aerosoly a jejich testování
Inhalační léčba je standardní způsob podání léčiva na léčbu plicních onemocnění a účinný způsob léčby systémových chorob. Terapeutické aerosoly se testují dle metod stanovených v lékopisu. V dnešní době však na měření aerosolů existuje více měřicích metod, které lékopis nezmiňuje. Tahle bakalářská práce zhodnotí vhodnost jednotlivých měřicích metod na testování aerosolů z hlediska dopravování léčiva do plic a pojmenuje zásadní rozdíly mezi nimi. Součástí bude také vzájemné experimentální porovnání metod.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Mišík
Inhalační léčba syndromu dechové tísně – záchrana nezralých novorozenců pomocí neinvazivního podání plicního surfaktantu
Syndrom dechové tísně je hlavní příčinou akutní mortality a morbidity nezralých dětí a může být příčinou dlouhodobých respiračních a neurologických následků. V případě, že se dítě narodí příliš předčasně jeho plicní sklípky nejsou pokryty tzv. plicním surfaktantem, co zapříčiní kolaps plicních sklípků a „udušení“ dítěte. V takových případech je dítěti podán plicní surfaktant zvenčí, např. pomocí endotracheální instilace, který zabrání kolapsu dolních dýchacích cest. Aktuálně je surfaktant podáván poměrně invazivními způsoby, které mohou způsobit poškození horních cest dýchacích. Tato práce experimentálně zhodnotí možnosti atomizace, resp. nebulizace kapalin simulujících plicní surfaktant svými fyzikálními vlastnostmi a dle velikostního spektra vzniklého aerosolu zhodnotí možnosti neinvazivního inhalačního podání plicního surfaktantu novorozencům.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Mišík
Vizualizace proudění v simulátoru kabiny automobilu
Provedení vizualizace proudění ze standartních automobilových výustek a stropní výustky při různých strategiích větrání pomocí vizualizace kouřem a laserovou rovinou.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.
Systém pro ovládání a regulaci klimatizace s připojením k chytré domácnosti
Práce bude zaměřena na vytvoření kompaktního systému na platformě Arduino, pro měření teploty a vlhkosti včetně zobrazovací jednotky a výstupem pro komunikaci se stávající řídicí jednotkou klimatizace a ,pžnost připojení k chytré domácnosti.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.
Výzkum sprejů v realistických podmínkách
Reálné podmínky ve spalovací komoře značně ovlivňují charakter výsledného spreje. Cílem této práce je provést rešerši zaměřenou na reálné vlivy na sprej ve spalovací komoře s důrazem na proudění okolního média, případně provést experimenty ve větrném tunelu v laboratoři sprejů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý
Řízení turbulence větrného tunelu
U aerodynamických tunelů se snažíme při návrhu dosáhnout nízké intenzity turbulence (pod 0,3 %). Některé větrné tunely umožňují řídit a nastavovat intenzitu turbulence a zkoumat vliv turbulence na pozorovaný děj. Cílem práce je seznámit se s turbulencí a její generací ve větrných tunelech, výběr optimální varianty, návrh generátoru turbulence a ověření vlastností proudu ve větrném tunelu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek
Stanovení proudových charakteristik větrného tunelu
Pro měření rychlosti a turbulence je možné použít nespočet experimentálních zařízení\metod. Každá metoda má své výhody ale i limity a omezení. Cílem bakalářské práce je seznámit se s možností měření rychlosti a turbulence pomocí různých zařízení, porovnat tyto metody a provést měření rychlostního profilu a intenzity turbulence ve větrném tunelu pomocí vybraných metod.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek
Dohledový systém klimatické komory
Přehled o provozních parametrech klimatické komory je v současné době možné získat pouze ve velíně klimatické komory, což významně ovlivňuje její provoz, kdy pro spolehlivé provedení dlouhodobých testů je vyžadována neustálá přítomnost obsluhy. Pro pohodlnější obsluhu klimakomory a zvýšení efektivnosti prováděných testů by bylo výhodné mít k dispozici nezávislý dohledový systém, který by poskytoval základní informace jak o stavu prostředí uvnitř klimakomory, tak také o podmínkách v její strojovně. Důležitou vlastností by pak měla být možnost vzdáleného zobrazení parametrů a možnost nastavení uživatelských upozornění na překročení zvolených hodnot.Cílem práce je provést návrh systému pro vzdálený dohled nad provozními parametry klimatické komory.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
Systém pro sledování parametrů tepelného čerpadla
Při posuzování technického stavu a provozních charakteristik tepelných čerpadel a chladicích zařízení je zapotřebí sledovat současně několik parametrů. K tomuto účelu je většinou využíváno více měřicích přístrojů, jejichž data jsou následně na základě časového razítka ztotožněna a vyhodnocena, což do analýz může vnášet dodatečné chyby a nepřesnosti. Výhodnější by bylo zaznamenávat všechny sledované veličiny do jednoho zařízení, které by také provádělo jejich okamžité vyhodnocení.Cílem práce je navrhnout zařízení, které by bylo využitelné pro monitorování a vyhodnocování provozních parametrů tepelného čerpadla (chladicího zařízení).
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
Vysokorychlostní měření teplot a tepelných toků
Cílem práce je provést rešerši měřicích technik pro stanovení teplot a tepelných toků uvnitř energetických zařízení a seznámit se s měřením rychlých teplotních změn pomocí koaxiálních termočlánků.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.
Optimalizace modelu dýchacích cest pro měření usazování částic
Odbor termomechaniky a techniky prostředí disponuje modelem dýchacích cest vytvořeným metodou rapid prototyping. Důležité požadavky kladené na tento model jsou snadná rozebíratelnost za účelem jeho čištění a vymývání částic usazených na jeho povrchu, vzduchotěsnost a mechanická odolnost. Cílem této práce je úprava designu současného modelu za účelem lepšího dosažení výše uvedených požadavků.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jakub Elcner, Ph.D.
Palivový článek SOFC
Palivové články jsou zařízení, která převádí energii uloženou v palivu na elektřinu s vysokou účinností. Velmi dobře jsou již zvládnuté technologie nízkoteplotních PEM palivových článků, které používají jako palivo vodík. Tyto se používají například v automobilové technice viz Hyundai NEXO, Toyota Mirai atp. V oblasti výzkumu a vývoje je v současné době věnována značná pozornost tzv. vysokoteplotním palivovým článkům, které využívají jako elekrolyt tuhé oxidy. Výhodou těchto palivových článků je velmi vysoká účinnost převodu energie paliva na elektřinu. Další výhodou je možnost použít jako nosiče energie běžná uhlovodíková paliva jako jsou benzín, nafta, petrolej nebo biopaliva. Cílem práce je navrhnout a sestavit testovací trať pro experimentální ověření funkce demonstrátoru SOFC palivového čláku (zařízení od Dr. Ulf Bossel viz https://www.almus-ag.ch/products/sofc-demonstration-kit.html). Palivem bude vzduch a vodík. V rámci práce bude navržena, provedena a vyhodnocena základní sada experimentů s tímto SOFC palivovým článkem.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
(4) Simulační typ práce (modelování)
Vytvoření a porovnání regulačních algoritmů v programu MATLAB
Cílem bakalářské práce je popsání vybraných regulačních technik (PID, FUZZY, MPC) a jejich porovnání na konkrétní regulační úloze s a bez zpoždění. Student vytvoří regulační modely v programu MATLAB. Výsledkem bude porovnání robustnosti, stability a výpočetní náročnosti použitých regulačních modelů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Tomáš Mauder, Ph.D.
Modelica jako nástroj pro řešení úloh technických zařízení budov
Cílem práce je vyhodnotit možnosti použití jazyka Modelica pro simulaci technických zařízení budov. A seznámit se s možnostmi opensource knihovny Modelica Buildings Library od laboratoře v Berkeley, viz http://simulationresearch.lbl.gov/modelica/ případně.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.
Tepelná zátěž člověka v ochranných oděvech – vyhodnocení predikčního nástroje
Cílem práce je vyhodnotit Fyziologický model tepelného komfortu (FMTK) a z něj vytvořené vyhledávací tabulky pomocí validačních dat naměřených Statním úřadem pro jadernou bezpečnost (SÚJCHBO). Vyhledávací tabulka byla sestavena za účelem predikce tepelné zátěže a určení bezpečné doby pro různé typy ochranných oděvů, a to zejména protichemických, které bývají vzhledem k účelu ochrany zdraví velmi neprodyšné.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.
Simulační model vodíkového hospodářství
V současné době dochází k prudké akceleraci rozvoje vodíkových technologií jako obnovitelných zdrojů čisté energie. Ekonomická návratnost investice do technologie vodíkového hospodářství využívající pro výrobou vodíku elektrolýzní rozklad vody významně závisí na poměru mezi skutečně poskytovaným elektrickým výkonem a instalovaným výkonem technologie. Fotovoltaické nebo větrné elektrárny poskytují proměnlivý elektrický výkon. Ten je nutné řídit a do elektrolyzéru správně dávkovat. Cílem práce je vytvořit 1D simulační model vodíkového hospodářství obsahující čistý zdroj elektrické energie (fotovoltaickou a/nebo větrnou elektrárnu), elektrolyzér, kompresory, úložiště vodíku a nezbytné podpůrné systémy. Funkčnost vytvořeného simulačního modelu bude demonstrována na modelovém režimu činnosti vodíkového hospodářství v zimním a letním období. Autor práce se pokusí optimalizovat činnost modelového vodíkového hospodářství. Doporučeným softwarovým nástrojem pro vytvoření 1D simulačního modelu je modelovací jazyk Modelica (https://modelica.org/).
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
Lattice Boltzmannova metoda pro neizotermické proudění
Metoda Lattice-Boltzmann je mezoskopická metoda umožňující simulace proudění slabě stlačitelných tekutin či přenosu tepla. Patří mezi netradiční metody, avšak díky efektivní paralelizaci a tvorby výpočetní sítě, se stává v posledních letech populární, začíná se objevovat v komerčních CFD softwarech a používá se již v mnoha inženýrských aplikacích a skrývá v sobě značný potenciál. Standardní Lattice Boltzmannova rovnice pro nestalčitelné proudění řeší pouze Navier Stokesovy rovnice proudění. Zavedením druhé Lattice Boltzmannovy rovnice lze také počítat přenos tepla. Cílem této práce je otestovat Lattice Boltzmannovu metodu v softwaru openLB na referenčních problémech (např. čtvercová kavita, Rayleigh-Benardova konvekce) a porovnat s daty získaných jinými metodami dostupné v literatuře.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc František Prinz
Odporové součinitele karosérii automobilových vozidel
V době globálního oteplování, kdy doprava tvoří nezanedbatelnou složku spotřebované energie a emisí CO_2 a podílí se z 15 % na globálních na celkové produkci skleníkových plynů, je každé snížení spotřeby a tím i emisí žádoucí. Za vysokých rychlostí tvoří hlavní podíl spotřeby energie právě odporová síla, která závisí kvadraticky na rychlosti. Vhodný tvar karosérie snižuje hodnotu odporového součinitele a tím klesá spotřebovaná energie, a tedy i spotřeba. Pomocí simulačních softwarů lze pro vybrané karosérie odporových koeficient napočítat a určit. V této práci proběhne simulace proudění a výpočet odporových součinitelů automobilů metodou Lattice Boltzmann v openLB v zjednodušené dvourozměrné geometrii. Po validaci na referenčním problému Ahmedova tělesa bude nasimulován a spočten odporový součinitel na vybraných karoseriích automobilů a údaje budou porovnány s dostupnými daty.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc František Prinz
Simulace hygroskopických materiálů v interiérech budov
Relativní vlhkost vzduchu uvnitř budov může ovlivnit životnost jejich konstrukcí, ale také kvalitu pobytového prostředí jejich interiérů. Extrémně vlhký interiér může vést ke kondenzaci vody na stěnách, vzniku plísní, následně k plicním problémům, dýchacím potížím a alergiím. Naopak extrémně suchý interiér může vést k vysychání sliznic, podráždění očí, elektrostatickým výbojům atp. Proto je zásadní, udržovat uvnitř budov vhodné hodnoty relativní vlhkosti vzduchu. Aktivní systémy zvlhčování a odvlhčování zvyšují náklady na investice, provoz a energie. Hygroskopické materiály v dokončovacích interiérových vrstvách mohou přinést zmírnění výkyvů relativní vlhkosti ekologicky a bez nárůstu nákladů. Cílem práce je provést rešerši stavebních materiálů s ohledem na jejich hygroskopické vlastnosti, navrhnout vhodné varianty skladeb hygroskopických materiálů v dokončovacích interiérových vrstvách, s využitím 1D počítačových simulací ověřit funkčnost navržených interiérovéch vrstev. Doporučeným simulačním softwarem je EnergyPlus 22.1.0 (https://energyplus.net/). Doporučeným modelem je Combined Heat and Moisture Transfer (HAMT). Autor práce může podstatným způsobem přispět k rozklíčování významu silnovrstvých vápenných a hliněných omítek pro tepelně vlhkostní pohodu v interiérech tradičních staveb a rovněž k posouzení vhodnosti použití tenkovrstvých omítek v moderních stavbách.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.
Model tepelného komfortu habitatu pro extrémní prostředí
Habitaty pro extrémní prostředí jsou specifickým druhem lidských obydlí určených pro bydlení za extrémních vnějších podmínek. Typickými extrémními prostředími na Zemi jsou arktické oblasti, pouště, podmořský svět, vysokohorské oblasti. Dále jsou to všechna místa mimo planetu Zemi. Aby mohl být život posádky uvnitř habitatu produktivní, je třeba správně navrhnout systém řízení tepelného komfortu habitatu, které budou specifické pro dané extrémní prostředí, ve kterém se habitat bude nacházet. Cílem práce je vytvořit simulační model tepelného komfortu pro konstrukci habitatu HELP (https://starfos.tacr.cz/cs/project/FV10482). Funkčnost vytvořeného simulačního modelu bude demonstrována na modelovém režimu celoroční činnosti habitatu s dvoučlennou posádkou. Habitat bude po celou dobu umístěn na GPS souřadnicích 37.703333, -6.602778 v oblasti Rio Tinto. Doporučenými softwarovými nástroji pro vytvoření simulačního modelu tepelného komfortu jsou modelovací jazyk Modelica (https://modelica.org/) a/nebo EnergyPlus 22.1.0 (https://energyplus.net/).
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.