|
8:30
|
Bc.
Jiří
Perner
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Elektrostatické nabíjení dielektrických kapalin
|
detail
Elektrostatické nabíjení dielektrických kapalin
Electrostatic charging can cause severe problems in the industry. During the production of polyethylene in slurry (liquid-solid dispersion) reactors, the fouling of reactor walls occurs due to electrostatic charging. Electrostatic charging of liquids is also responsible for fuel transport accidents and power transformer failures. Despite the significance of these problems, the mechanism of charging in liquid-medium systems is still poorly understood because of the difficulty of measurements. So far, little research has been done on liquid systems, almost solely focused on charging of power transformer oils, and no research has been done on liquid-solid dispersion systems.
In this work, the electrostatic charging of chemically pure dielectric liquids was studied. An apparatus for on-line measurement of charging during flow was built. It was determined that the charging tendency is a function of dielectric constant, flow velocity and solid-liquid phase interface size. It was also determined that polar liquids show significantly different kinetics of charging to non-polar liquids. Furthermore, a basic study of electrostatic charging in liquid-solid dispersion systems was conducted.
|
|
8:50
|
Bc.
Jan
Praus
|
M1
|
doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D.
|
Rovnovážná rozpustnost a difuzivita těkavých látek v iontových kapalinách
|
detail
Rovnovážná rozpustnost a difuzivita těkavých látek v iontových kapalinách
Iontové kapaliny (IL) jsou nehořlavé, prakticky netěkavé látky s potenciálním uplatněním například v separačních procesech. Předmětem práce je studium rovnovážné a nerovnovážné absorpce par série těkavých látek v IL, dílčím cílem je rozbor v literatuře popsané anomálně rychlé difuze ve smyslu kladných odchylek od Einsteinovy‑Stokesovy‑Sutherlandovy rovnice.
Metodou absorpční mikrogravimetrie byla měřena rovnovážná data a kinetika absorpce šesti těkavých látek ve čtyřech iontových kapalinách. Rovnovážná data byla v oblasti nízkých koncentrací dobře popsána Henryho zákonem, v oblasti vyšších koncentrací poskytoval dobrý popis model Margulesův a model GAB.
Kinetika absorpce byla dobře vystižena modelem odvozeným ze druhého Fickova zákona s konstantním difuzním koeficientem, byl odvozen model zahrnující opravu difuzního koeficientu na termodynamickou neidealitu roztoku. Bylo zjištěno, že započtení vlivu termodynamické neideality roztoku nevysvětluje anomálně rychlou difuzi v IL a u většiny systémů způsobuje překompenzování koncentrační závislosti difuzního koeficientu. Dále bylo zjištěno, že jak rovnovážnou absorpci tak i difuzní koeficient těkavých látek v IL determinuje zejména anion IL.
|
|
9:10
|
Bc.
Lukáš
Sauer
|
M1
|
prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.
|
Studium transportu hmoty v mikrofluidním membránovém modulu
|
detail
Studium transportu hmoty v mikrofluidním membránovém modulu
Vytořený mikrofluidní membránový modul je tvořen kanálky o rozměrech v řádu stovek mikrometrů. Mikrofluidní modul obsahuje vloženou polopropustnou cylindrickou membránou. V modulu je možné zároveň připravit produkty enzymových reakcí, například léčiva či jiné speciální chemikálie, a účinně je pomocí membrány separovat z reakční směsi. Toto zařízení je příkladem průtočného mikrofluidního reaktoru-separátoru pro kontinuální syntézu malého množství speciálních látek. Nejčastější separační metodou v mikrofluidních zařízeních bývá extrakce. Účinnost extrakce někdy může být zvýšena pomocí vloženého elektrického pole nebo optimalizací dob prodlení obou kapalných fází. Stabilitu toku v mikroměřítku lze příznivě ovlivnit pomocí separační membrány. Miniaturizace extrakce přináší mnoho výhod, proces může být ekonomicky výhodnější a mnohem efektivnější než extrakce ve velkém měřítku, protože v mikrozařízeních lze zajistit mnohem intenzivnější transport hmoty. Hlavní cíle práce: Vyrobit mikrofluidní membránový modul s možností souproudého a protiproudého zapojení. Zkoumat účinnost separace a faktoru obohacení pomocí látky 7-ADCA (kyselina 7-aminodeoxycefalosporanová) a nosných roztoků na vodné bázi. Nalézt vhodné podmínky k dosažení co nejvyšší účinnosti. Studie transportních odporů.
|
|
9:30
|
Bc.
Jakub
Staś
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
3D modelování separace plynných směsí pomocí dutých vláken
|
detail
3D modelování separace plynných směsí pomocí dutých vláken
V moderním světě se kříží dva trendy – úbytek zdrojů fosilních paliv a neustále rostoucí spotřeba energie. Jedním z řešení tohoto problému jsou alternativní paliva, jako je například bioplyn vyráběný z biologických odpadů. Hlavní energetickou složkou bioplynu je methan, který je však získáván ve směsi i s jinými nežádoucími plyny, zejména oxidem uhličitým. Aby mohl být bioplyn používán je potřeba tyto příměsi odstranit. Jedním z ekonomicky nejvýhodnějších způsobů dělení plynných směsí je separace pomocí dutovlákenných membránových modulů. Dutá vlákna obsahují malé póry ve stěnách, které můžou mít vliv na rychlost a kvalitu separace. Proto jsme vyvinuli dynamický matematický model transportu vícesložkových plynných směsí v heterogenním prostředí. Proces difúze je popsán pomocí Maxwellových-Stefanových rovnic, co umožňuje popsat vzájemnou interakci mezi složkami a její vliv na transport skrze stěnu vlákna. Porézní strukturu vlákna buď rekonstruujeme ze 3D mikro-tomografických snímků reálných vláken nebo in silico generujeme vlastní struktury s pravidelnou geometrií pórů. Cílem vývoje tohoto modelu je pochopení jevů vyskytujících se při procesu separace vícesložkových plynných směsí a optimalizace struktury těchto vláken k dosažení efektivní dělení plynných směsí – zejména bioplynu.
![]()
|
|
9:50
|
Bc.
Ondřej
Studeník
|
M1
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Vývoj a verifikace řešiče pro modelování proudění plně spřažené pevné a tekuté fáze
|
detail
Vývoj a verifikace řešiče pro modelování proudění plně spřažené pevné a tekuté fáze
Výpočetní dynamika tekutin (ang. Computational Fluid Dynamics – CFD) se stala účinným nástrojem k modelování inženýrských procesů. Avšak pokud proces zahrnuje i volně pohybující se částice, CFD může být nedostačující. Limity CFD jsou markantní zejména v případě, kdy je pohyb částic primárně určen prouděním tekutiny a částice jsou natolik veliké, že samy ovlivňují charakter proudění. Z tohoto důvodu se stále setkáváme s užíváním empirických modelů u některých inženýrských aplikací (např. usazovaní, fluidace). Tato práce je zaměřena na validaci a rozšíření nově vyvíjeného řešiče, který má za cíl toto omezení odstranit. Řešič je založený na kombinaci metody diskrétních prvků (Discrete Element Method – DEM) a metody CFD. Předmětem validace je porovnání výsledků simulací řešiče s výsledky standardních CFD postupů implementace pevné fáze. Rozšíření řešiče sestává z návrhu a implementace náhodné generace částic v uživatelsky definované zóně výpočetní domény s možností zachování předdefinovaného objemového zlomku částic ve vybrané zóně. Toto rozšíření umožňuje přesnější simulaci procesů, kde se vyskytuje tekutina s dispergovanou pevnou fází. Závěrem je demonstrováno použití řešiče v případech, které nelze standardními CFD nástroji řešit a kde je využito náhodné generování částic.
![]()
|
|
10:30
|
Miroslav
Večeřa
|
M1
|
Ing. Jakub Mužík
|
Příprava vícevrstvých částic na fluidním loži
|
detail
Příprava vícevrstvých částic na fluidním loži
Polymorbidita (mnohočetné onemocnění) je předmětem zkoumání moderní medicíny. Důsledkem toho je, že pacient musí v průběhu dne užívat několik léčiv najednou. Příprava takové formy léčiva, která obsahuje více účinných látek naráz, jež jsou běžně předepisována společně, nese řadu výhod pro uživatele. Ve farmaceutickém průmyslu se využívá fluidního zařízení na zlepšené a cílené rozpouštění léčiva potahováním jednotlivými funkčními vrstvami. Cílem této práce je pomocí fluidního lože kontrolovaně aplikovat vrstvy jednotlivých léčiv na sebe. V laboratoři byly nejprve, technikou airbrush pistole, vytvořeny filmy systémem léčivo/oddělovací polymer/léčivo, kde byla sledována nutná tloušťka polymeru k fyzickému oddělení vrstev léčiv. Poté bylo zkoumáno postupné odmývání jednotlivých vrstev z filmu využitím UV zobrazovače. Pro náhradu fluidního lože byl vytvořen laboratorní nástřikový systém, díky němuž byly připraveny první vícevrstvé částice, které byly charakterizovány na skenovacím elektronovém mikroskopu (SEM) a byly provedeny disoluční testy. V budoucnu bychom nástřikem vhodného oddělovacího polymeru mohli navíc kontrolovat uvolňování jednotlivých léčiv v delším časovém horizontu např. ráno a večer.
|
|
10:50
|
Bc.
Miroslav
Vrána
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Ekonomické a provozní hodnocení vybraných zařízení v procesech sdílení hmoty
|
detail
Ekonomické a provozní hodnocení vybraných zařízení v procesech sdílení hmoty
Procesy sdílení hmoty mezi kapalnou a plynou fází mají velký význam pro mnoho průmyslových aplikací. V chemickém průmyslu je běžně nalezneme u procesů s heterogenními reakcemi a dále v potravinářských či biochemických provozech například u fermentací. Nejzásadnějšími parametry popisujícími přenos hmoty mezi kapalnou a plynou fází jsou mezifázová plocha a objemový koeficient přenosu hmoty kapaliny kLa a plynu kGa, na které je kladen dle zvoleného procesu rozdílný důraz. V této práci se snažíme modelovat a vyhodnotit vhodnou aplikaci vybraných zařízení pro sdílení hmoty (míchané nádoby, ejektorové reaktory, absorpční a probublávané kolony) v konkrétních procesech, které rozlišujeme na základě závislostí na jednotlivých výše zmíněných parametrech. Vhodná aplikace zařízení pro zvolený proces je hodnocena na základě velikosti aparátu, energetické náročnosti a pružnosti zařízení ve výrobě. Tato kritéria jsou v praxi nezanedbatelnými faktory, kterými se musí podnik nejen v dnešní proměnlivé době zabývat pro optimalizaci výroby a svou ekonomickou efektivitu.
|
|
11:10
|
Bc.
Alžběta
Zemánková
|
M1
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Co-amorphous drug delivery systems: phase behaviour and dissolution performance
|
detail
Co-amorphous drug delivery systems: phase behaviour and dissolution performance
The drug solubility in water is one of the most important properties for efficient drug delivery. On the other hand, an increasing number of drugs under development are poorly water-soluble. Therefore it becomes crucial to develop methods to enhance their water solubility and thus their bioavailability. Co-amorphous systems consisting of drug and small molecule co-former are considered as one of the most promising strategies to enhance the drug bioavailability.
The amino acids arginine and tryptophan were used as co-formers to transform the model drugs indomethacin and ibuprofen into an amorphous state via ball milling or quench cooling method. To determine whether it is possible to improve the solubility of the poorly water-soluble drug by its formulation into the co-amorphous system, dissolution tests were performed. The dissolution profiles of co-amorphous systems were compared with those for physical mixtures and pure drug. To understand the phase behaviour of the systems, phase diagrams were created from liquidus temperatures measured by differential scanning calorimetry. Physico-chemical characterizations were performed to monitor the physical stability of the prepared co-amorphous systems over time.
|
|
11:30
|
Bc.
Jakub
Zlatník
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Chemicko inženýrské aspekty nanostrukturovaných materiálů
|
detail
Chemicko inženýrské aspekty nanostrukturovaných materiálů
Zájem o nanomateriály od poloviny dvacátého století vzrůstá. To je dáno především vlastnostmi těchto materiálů, které reflektují jejich malé charakteristické rozměry. Ne všechny nanomateriály se dají použít ke konkrétním účelům, ať už kvůli chemickým, či fyzikálním vlastnostem. Tato práce je zaměřena na využití vysoké hodnoty měrného povrchu uhlíkových nanotrubek a zjišťování jejich chování v mikrofludních zařízeních při různých provozních parametrech těchto zařízení.
Jelikož se jedná o sypký materiál, můžeme skrze něj nechat protékat roztoky. Díky tomu můžeme připravit nanostrukturované lože a použít jej například jako 3D elektrodu v redoxní baterii poskytující vysoký měrný povrch. Zároveň snížením transportních vzdáleností dojde k intenzifikaci procesů probíhajících přímo na povrchu. Podobně může daná 3D elektroda fungovat jako biosenzor se schopností detekovat přítomnost příslušných látek (nejčastěji biomolekul) v protékajícím roztoku.
Z pohledu chemického inženýrství ovšem takto vytvořené nanostrukturované lože bude vykazovat velmi vysoký hydrodynamický odpor a díky malé kontrole při tvorbě lože může dojít ke zkratovému toku. To znamená, že tekutina neproudí skrz lože, ale obtéká jej. Tato prezentace se zabývá především otázkou tlakových ztrát na vytvořeném loži.
|
