Dept home pageAGH home page
Dept undergraduate section
Prace dyplomowe realizowane w Katedrze
 Grzegorz Brus - Title: Numerical analysis of radiation heat transfer in Solid Oxide Fuel Cell
Supervisor: Prof. dr hab. inż. Janusz Szmyd
Abstract: The Fuel Cell is an electrochemical device for direct conversion of fuel chemical energy to electrical energy. The main attribute of SOFC is ions conducting solid oxide electrolyte and working temperature between 600 OC and 1000 OC. One of the SOFC benefits is high fuel conversion efficiency, second flexibility regarding used fuel, especially possibility of internal reforming of methane or other hydrocarbons as a fuel. Because of high working temperature of SOFC, the reforming reaction can be carried out directly in the SOFC housing. The necessity of very expensive and uncomfortable external reforming can be eliminated. In reforming reaction the mixture of methane and steam can be converted to H2, CO, H2O and CO2. The temperature distribution in the fuel reformer depends on many variables as temperatures of the surfaces, their emissivities, dimension of system and distance between cells stock system and internal reformer. The work performed numerical computation of radiation heat transfer in the Solid Oxide Fuel Cell, with internal reforming system. The temperature distribution in fuel reformer was also studied.
 Ewelina Niezgoda - Title: Crystal growth in Bridgmann process
Supervisor: Prof. dr hab. inż. Janusz Szmyd
Abstract: The Bridgman method is one of the most popular techniques for growing semiconductors, metals and non linear optics single crystals on earth and in space. The main aim of the Bridgman model included in this basic package, is to study the relative influence of different physical mechanisms governing the dopant distribution in both the melt and the solidificated crystal. These available mechanisms are, natural convection, convective and diffusive transfer of dopant in the liquid phase and solutal convection. The model also includes buoyancy modulation, interface dopant segregation, and propogation of the solidification front. In addition, to be more realistic, conjugate heat transfer in solid walls is included.
 Konrad Pawlonka - Title: Crystal growth in Czochralski process
Supervisor: Prof. dr hab. inż. Janusz Szmyd
Abstract: The Czochralski process is a method of crystal growth used to obtain single crystals of semiconductors. Czochralski model includes thermal natural convection from furnace bottom heating, and forced convection induced by crystal rotation and furnace rotation. More extended basic Czochralski model includes different thermal and dynamical boundary conditions on a melt free surface and modulation of forced convection, driven by rotation of crystal and furnace. The dynamical boundary conditions are obtained as the normal and tangential projection of the free surface stress balance equations. In addition, the free surface is considered thermoisolated. The fluid flow is governed by the axisymmetrical Boussinesq equations and non-dimensional governing parameters include: aspect ratio, relative volume (ratio of liquid bridge volume to corresponding straight cylinder volume), Reynolds number, Grashof number, Prandtl number, Bond number and capillary number.
 Tomasz Szczęch - Temat pracy: Analiza numeryczna przepływu prądu elektrycznego w elektrolizerze do produkcji aluminium na modelu 3D.
Promotor: dr inż. Janusz Donizak
Cel pracy : Wyznaczanie rozkładu gęstości prądu w elementach konstrukcyjnych elektrolizera do produkcji aluminium. Wydajność energetyczna procesu, która jest wskaźnikiem dominującym w ocenie efektywności ekonomicznej procesu w świetle galopujących cen energii na świecie, zależy głównie od zużycia energii elektrycznej. W związku z tym poszukuje się na świecie nowych rozwiązań konstrukcyjnych wanien elektrolizerów i nowych materiałów charakteryzujących się lepszymi własnościami cieplnymi i elektrycznymi, aby choć w niewielkim stopniu obniżyć zużycie energii elektrycznej. Szczegółowym celem pracy jest zbudowanie modelu matematycznego do symulacji przepływu prądu elektrycznego w elektrolizerze aluminium, jako niezbędnego składnika modelu całego procesu.
 Rafał Rynasiewicz - Temat pracy: Zastosowanie sieci neuronowej do analizy sygnału pomiaru spadku napięcia na elektrolizetrze do produkcji Al.
Promotor: dr inż. Janusz Donizak
Cel pracy : Elektroliza aluminium jest procesem ciągłym, w którym występują okresowe wahania parametrów technologicznych. Towarzyszące tym wahaniom zjawiska niekorzystne wpływają na przebieg procesu obniżając jego efektywność. Seria elektrolizy, składająca się z kilkudziesięciu do kilkuset niezależnych obiektów wymaga stosowania automatycznej kontroli i sterowania, które zapewni stabilną pracę wszystkich elektrolizerów. Aktualnie stosowane w krajowym przemyśle metalurgicznym rozwiązania w tej dziedzinie nie pozwalają na wykorzystanie dostępnych w systemie automatyki informacji do odpowiednio skutecznej i szybkiej reakcji na zaistniałe niekorzystne zjawiska towarzyszące procesowi elektrolizy. Analiza sygnałów rejestrowanych przez standardowy system automatyki przemysłowej, do prognozowania zjawisk przebiegających w kontrolowanym obiekcie (elektrolizerze).
 Marcin Wenus - Temat pracy: Wizualizacja temperatur w układzie cylindrycznym typu termosyfon.
Promotor: Dr inż. Elżbieta Fornalik
Cel pracy : Analiza zmian pola temperatur w przypadku konwekcji naturalnej, na skutek różnicy temperatur podstaw, w naczyniu cylindrycznym. Do analizy robię zdjęcia, które następnie są poddawane obróbce komputerowej w celu wzmocnienia i wyostrzenia kolorów. Następnie są one poddawane analizie komputerowej przy użyciu wcześniej napisanych programów. W ten sposób powstaną BENCHMARKI do weryfikacji symulacji numerycznych co pozwoli na numeryczną analizę zjawiska konwekcji naturalnej w skomplikowanych geometriach różnych konfiguracji.
Urządzenia:
Naczynie cylindryczne typu termosyfon grzane różnicowo. Termostat, Rzutnik o mocy 1000 W (Nóż świetlny- liniowe źródło światła służące do wytworzenia płaszczyzny świetlnej), Komputer do rejestracji temperatury podczas wykonywania doświadczeń, Aparat fotograficzny, Multimetry, Zawiesina ciekłych kryształów, Termopary typu "T", Wzmacniacz NEC DC 3100-dziesięcio kanałowy.
 Michał Żurek - Temat pracy: Rozkład źródeł entropii w elementach konstrukcyjnych szybu reakcyjnego procesu zawiesinowego.
Promotor: dr inż. Adam Hołda
Cel pracy : Lokalna analiza energetyczna i egzergetyczna stała się w ostatnim okresie podstawowym narzędziem oceny dobroci termodynamicznej procesów przemysłowych. Pozwala ona wyznaczyć nie tylko całkowite straty energii i egzergii, ale także wskazać miejsca, w których występują największe źródła entropii, czyli wyróżnić te fragmenty badanego obiektu w których zjawiska nieodwracalne mają decydujące znaczenie. Umożliwia to w fazie projektowej lub przy modernizacji istniejących obiektów optymalizować przebieg procesu poprzez odpowiedni dobór materiałów konstrukcyjnych i parametrów technologicznych Celem pracy jest wykorzystanie wyników otrzymanych na bazie istniejącego modelu matematycznego do wyznaczenia rozkładu źródeł entropii w piecu zawiesinowym. W procesach wysokotemperaturowych duże znaczenie odgrywa transport ciepła do otoczenia, który jako zjawisko nieodwracalne generuje znaczne źródła entropii. Wielkość źródeł entropii w elementach konstrukcyjnych szybu reakcyjnego pieca zawiesinowego nie jest stała. Zależy od rozkładu temperatury w płaszczu szybu i wartości strumienia ciepła oddawanego do otoczenia. Na lokalną temperaturę płaszcza szybu reakcyjnego decydujący wpływ mają zjawiska zachodzące we wnętrzu pieca, czyli reakcje chemiczne utleniania cząstek koncentratu generując duże strumienie ciepła przekazywane drogą promieniowania. Rozkład temperatur i wielkości strumieni ciepła oddawanych przez przewodzenie, promieniowanie i konwekcję jest wynikiem obliczeń modelowych. W pracy przedstawiona zostanie metodyka obliczeń źródeł entropii i ich rozkład w płaszczu szybu reakcyjnego.