P olitechnika Slqska W ydzial C h em iczny ul. Ks. M. Strzody 7 44-100 G liw ice
D r hab. inz. Jan T hullie prof. Pol. SI.
O C E N A
Pracy doktorskiej m gr inz. A gaty M alysiak p t.:” W ybrane zagadnienia p rzen o szen ia skali w krystalizatorach z w ew n^trzn^cyrkulacjq. zaw iesiny”
w ykonanej pod kierunkiem prof. dr hab. inz. Piotra Synow ca
Z ag ad n ien ia przenoszenia skali w Inzynierii Procesow ej s^_ spraw% trudn^. Pol^czenie ich z procesem krystalizacji, ktory do dnia dzisiejszego nie jest jeszcze w pelni opanow any, sw iadczy о duzej odw adze і am bicjach D oktorantki. Podj?cie tego tem atu uw azam za zadanie trudne і w pelni uzasadnione.
M erytoryczn a ocena pracy
P rzed lo zo n a praca sklada si? z cztem astu rozdzialow о zroznicow anej w artosci і spisu literatury. Pierw szym rozdzialem je s t w prow adzenie, w ktorym D o k to ran tk a opisuje sposoby pow i?kszania skali krystalizatorow w ich
h istorycznym rozw oju. Z auw aza, ze pow i?kszanie skali je s t szczegolnie trudne w przypadku aparatow zbiornikow ych z m ieszadlem . Jezeli w takim zbiorniku prow adzona je s t krystalizacja, to w ym uszona cyrkulacja zaw iesiny pow oduje n iero w n o m iem y rozklad w artosci param etrow procesow ych, a dodatkow o wystfpujq. takie z ja w is k a ja k scierania і lam anie cyrkuluj^cych krysztalow . W efekcie p ro ste m etody przenoszenia skali w tym przypadku zupelnie zawodz^..
O s o b n ^ s p ra w ^ je s t nieliniow osc obserw ow anych zjaw isk np. zaleznosc szybkosci nukleacji czy szybkosci w zrostu krysztalow od przesycenia. Jednym z narz?dzi, ktore w ykorzystuje si? w celu badania w ym ienionych zjaw isk s^_
m etody C FD , ktore dzi?ki stalem u post?pow i w rozw oju kom puterow sta j^ si? coraz bardziej pow szechne. K o n k lu zj^ w prow adzenia je s t stw ierdzenie, ze w ykorzystanie tech n ik C FD do sym ulacji hydrom echaniki w raz z opracow aniem odpow iednich m etod post?pow ania m oze znacznie ulatw ic proces
projektow ania. W sw ietle prac opublikow anych w literaturze, stw ierdzenie to je s t w pelni uzasadnione.
\
W rozdziale drugim zatytulow anym „ P rzenoszenie skali - rozw azania w st?p n e” D o k to ran tk a p rzed staw ia przegl^d literatury z tego zakresu. N ast?pnie kontynuuje go w rozdziale trzecim zatytulow anym „M etody przenoszenia
skali” . P rzegl^d ten je s t m oim zdaniem dose chaotyczny, gdyz trudno mi okreslic kryterium dlaczego pew ne prace om aw iane s^ w czesniej, a inne pozniej. N aturalnym kryterium w ydaw alby si? rok publikacji, со niestety nie je s t zachow ane.
W przegl^dzie D o k to ran tk a nie ogranicza si? tylko do przenoszenia skali w krystalizatorach, ale rozw aza row niez prace dotycz^ce przenoszenia skali w reaktorach dw ufazow ych. W m oim odczuciu je s t to post?pow anie w lasciw e, gdyz pew ne idee m o g ^ b y c w spolne і w arto to przeanalizow ac.
W podsum ow aniu, ktore D oktorantka um ieszcza w osobnym rozdziale о num erze cztery stw ierdza, ze przenoszenie skali je st zagadnieniem
skom plikow anym , a krystalizatory о roznej konstrukcji nie zachowujq. si? tak sam o przy jej pow i?kszaniu. Co wi?cej dla roznych substancji podlegaj^cych krystalizacji, ten sam krystalizator m oze zachow yw ac si? odm iennie.
D o k to ran tk a zauw aza row niez fragm entarycznosc badan і brak danych
dotycz^cych skali przem yslow ej. S3, to uw agi w peini sluszne і calkow icie si? z
nim i zgadzam . S zkoda jed n a k , ze A utorka nie dokonala krytycznej oceny p roponow anych kryteriow і tym sam ym nie okreslila precyzyjnie punktu startow ego sw oich badan.
M oim zdaniem , rozdzial czw arty, ktory zajm uje tylko je d n ^ stron? tekstu, m ozna bylo w lqczyc do rozdzialu trzeciego jak o podrozdzial. U m ieszczenie bow iem rozdzialu zatytulow anego „P odsum ow anie” w srodku pracy m oze w ydaw ac si? dziw ne, tym bardziej ze taki sam tytul nosi rozdzial czternasty.
W rozdziale pi^tym D oktorantka przedstaw ia w zw i?zly sposob m etody CFD. R o zd zial ten napisany je s t w oparciu о znane m onografie і nie stanow i о w artosci pracy, je s t jed y n ie w prow adzeniem dla osob nie znaj^cych tej tem atyki.
W rozdziale szostym sform ulow ano cel pracy, ktory przedstaw iono w szesciu punktach. Jako pierw szy w ym ieniono okreslenie w plyw u w ybranych p aram etrow kinetycznych і hydrodynam icznych na zm ian? czasu cyrkulacji w aparacie w trakcie przenoszenia skali.
N a tym etapie oczekiw albym raczej bardziej precyzyjnego okreslenia celu tzn. w y m ien ien ia konkretnych param etrow jak ie b?d^_badane. Cel num er trzy, dotycz^cy cz?sciow ej w alidacji w ynikow obliczen num erycznych, tez m ozna bylo opisac precyzyjnie. W m oim odczuciu celem pracy bylo okreslenie m ozliw osci przenoszenia skali w krystalizatorze D T M z uzyciem m etod CFD.
R ozdzial siodm y pod ogolnym tytulem „R ozw azania teoretyczne” jest bardzo istotny dla dalszych etapow pracy. W prosty sposob udow odniono w nim, ze zachow anie podobienstw a geom etrycznego oraz pow szechnie
stosow anych k ryteriow ja k stalej jednostkow ej m ocy m ieszania, b^dz stalej pr?dkosci obw odow ej lopatki m ieszadla w plyw a na znaczne w ydluzenie czasu cyrkulacji pierw otnej (PC T). Z kolei w zrost w ielkosci czasu cyrkulacji
pierw otnej w plyw ac b^dzie negatyw nie na kinetyk? krystalizacji. Podw aza to zasad^ zachow ania p o d o b ien stw a geom etrycznego przy przenoszeniu skali krystalizatorow . R ozdzial ten zaw iera row niez bardzo ciekaw e zestaw ienie tabelaryczne stanow i^ce podsum ow anie przegl^du literaturow ego na tem at przebadanych krystalizatorow . D oktorantka zestaw ila w nim w arunki hydrauliczne oraz param etry kinetyczne przebadanych procesow .
Z p rzed staw io n y ch rozw azan teoretycznych w ynika, ze istotnym param etrem hydrodynam icznym w plyw aj^cym na kinetyk? p rocesu je s t PC T і zachow anie stalosci tego param etru przy pow i^kszaniu skali m oze m iec decyduj^ce
znaczenie dla jak o sci produktu. T^sm ial^. tez$ D o k to ran tk a stara si§ udow odnic w kolejnych rozdzialach, przeprow adzaj^c szereg sym ulacji za pomocq. pakietu FLU EN T.
W rozdziale osm ym przedstaw iono rozne typy krystalizatorow przem yslow ych, ze szczegolnym uw zgl^dnieniem krystalizatorze D TM .
K ry stalizato r ten byl ju z badany w celu optym alizacji jeg o w ym iarow . B adania byly p row adzone dla krysztalow siarczanu am onu і alunu glinow o-potasow ego. P odsum ow anie tych dokonan przedstaw iono w T abeli 8.1. D oktorantka zauw aza jed n ak , ze nie przeanalizow ano w plyw u w szystkich param etrow
geom etrycznych.
R o zd zial dziew i^ty posw i^cony je st badaniom dosw iadczalnym . W ykonano pom iary czasu cyrkulacji dla trzech geom etrycznie podobnych zbiornikow cylindrycznych. B adania m ialy na celu w ykazanie w plyw u dw och k ryteriow p rzen o szen ia skali ut = const oraz є = const na czas cyrkulacji. R ozdzial ten, aczkolw iek skrom ny potw ierdza przew idyw ania teoretyczne rozdzialu siodm ego.
R o zd zial dziesiqty dotyczy m odelow ania kom puterow ego і je s t
n iezm iem ie istotny dla calosci pracy. W rozdziale tym pow inny si§ znalezc dane odnosnie siatki, ja k і stosow anego standardow ego m odelu turbulencji к-є. N iestety dane te nie zostaly podane, со uw azam za brak, ktory przy publikacji w ynikow na pew no zostanie usuni^ty.
K olejne dw a rozdzialy dotyczy obliczen num erycznych przy pelnym p o d o b ien stw ie geom etrycznym (R ozdzial 11 ) oraz gdy podobienstw o geom etryczne nie je s t zachow ane ( R ozdzial 12 ). W szczegolnosci p rzeprow adzono obliczenia przy pelnym podobienstw ie geom etrycznym aparatow przy stalosci pr^dkosci obw odow ej lopatki m ieszadla oraz stalej jed n o stk o w ej m ocy m ieszania. P rzeprow adzono row niez obliczenia w sytuacji,
gdy zarzucone zostaje peine podobienstw o geom etryczne, a zachow ana je s t stala szczelina nadlopatkow a. K olejno poszukiw ano optym alnej szerokosci szczeliny n ad lo p atk o w ej. W w yniku obliczen D oktorantka stw ierdzila, ze dla kazdej skali pow i^kszanego k rystalizatora istnieje pew ien optym alny zakres szerokosci szczeliny nadlopatkow ej, w ktorym czas cyrkulacji pierw otnej osi^ga minimaln^. w artosc. Jest to w ynik istotny, tym bardziej ze potw ierdzony eksperym entalnie przez B u n ik o w sk ^ і R okit?.
R ozdzial trzynasty to ro zw azan ia koncow e, w ktorym D oktorantka okresla zalecany na podstaw ie przeprow adzonych badan sposob pow i?kszania skali. W ydaje si?, ze je s t on w lasciw y gdyz m im o now osci zaleca duzq.
ostroznosc.
R o zd zial cztem asty to podsum ow anie w ynikow pracy. Podsum ow anie je s t zw i?zle і p o d k resla istotne osi^gni?cia D oktorantki.
O cena ogolna
D o k to ran tk a w ykazala si? duz^_ wiedz^. teoretycznq. і praktyczn^, a poziom m erytoryczny pracy oceniam jak o bardzo dobry. Przedstaw ione przyklady sw iadcz^, ze zaproponow ane m etody s% uzyteczne dla
p ro jek to w an ia і tym sam ym cel pracy zostal osi^gni?ty. N ajistotniejszym osi^gni?ciem pracy je s t stw ierdzenie, ze zasadnosc stosow ania podobienstw a geom etrycznego a p a ra to w ja k o kryterium przenoszenia skali je s t w ^tpliw a. W sw ietle p rzedstaw ionych badan w niosek ten uw azam za w pelni uzasadniony. Z auw azyl to ju z m i?dzy innym i M yerson w sw ojej ksi^zce z 1993 roku, со D o k to ran tk a podaje na str. 79. D rugim istotnym osi^gni?ciem pracy je st przyj?cie stalej w artosci cyrkulacji pierw otnej PC T, jak o now ego kryterium p rzen o szen ia skali. W pracy udow odniono zasadnosc tego kryterium . Choc
w tym przy p ad k u p ow inna bye zalecana pew na ostroznosc, gdyz przy tak bardzo skom plikow anym problem ie jak im je s t pow i?kszanie skali
krystalizatorow , praw dopodobnie potrzebne b?dq_jeszcze inne param etry. Tym nie m niej w n io sek ten nalezy uznac za interesuj^cy і bardzo w artosciow y. T rzecim osi^gni?ciem row nie w aznym ja k poprzednie je s t okreslenie
bezpiecznej granicy p o w i?kszania skali w oparciu о sym ulacje CFD. Ten limit zostal okreslony ja k o pi?ciokrotne pow i?kszenie skali. Pragn? tez podkreslic, ze D o k to ran tk a p o siad a duzq. w iedz? teoretyczna і um iej?tnosc poslugiw ania si? w yspecjalizow anym narz?dziem , jak im jest pakiet FL U E N T , a takze
um iej?tnosc p rzeprow adzania ciekaw ych badan eksperym entalnych. O golnie m erytoryczna w artosc pracy goruje nad fo rm ^jej przedstaw ienia, ktora na pew no b?dzie po p raw io n a przy przygotow aniu publikacji.
U w agi krytyczne і dysku syjn e
Z uw ag krytycznych chcialbym w yroznic kilka spraw , ktore w zadnej m ierze nie w p ly w a j^ n a moj^. ocen? pracy.
• T ytul pracy je s t m oim zdaniem troch? zbyt ogolny. Proponow albym raczej : „ W ykorzystanie m etod CFD do przenoszenia skali w
k rystalizatorach D T M O czyw iscie je s t to spraw a dyskusyjna.
W i?ksza cz?sc pracy posw i?cona jest m odelow aniu z p o m o c^ p ro ced u r C FD і dobrze by bylo zaznaczyc to ju z w tytule pracy.
N a str. 63 do m odeli turbulencji zaliczona zostala m etoda Large Eddy Sim ulation. N ie je s t to scisle gdyz m odelem turbulencji je s t zestaw row nan w yrazaj^cych relacj? pom i?dzy nieokreslonym i czlonam i fluktuacyjnym i w yst?puj^cym i w row naniach R A N S, ze znanym i w ielkosciam i. W przypadku LES nie m am y ju z row nan R A N S lecz nieco inny rodzaj usrednienia, st^d m etoda LES p odobnie ja k DN S jest ro w n o w azn a do m etod R A N S, a przez to nie m ozna jej uw azac za m odel turbulencji.
W pracy bardzo niew iele pow iedziano о w ygenerow anej siatce
niestrukturalnej. N ie podano naw et liczby w ?zlow siatki przy pom ocy ktorej dokonano obliczen. Spodziew am si?, ze odpow iednia w alidacja zo stala dokonana w celu okreslenia liczby w ?zlow , przy ktorych m ozna prow adzic w iarygodne obliczenia. P rosilbym о nasw ietlenie tego problem u.
M etody C FD nie S3, n iestety narz?dziem doskonalym . Przyj?cie np.
m etody R A N S w raz z m odelem turbulencji к-є, z gory elim inuje m ozliw osc sym ulacji pew nych rzeczyw istych struktur (struktury
koherentne), a zatem oddala nas od rzeczyw istego zjaw iska. Jak ocenia Pani m ozliw osc w yst^pienia bl?dow z pow odu stosow ania tego
u p ro szczen ia ? .
W pracy stosow ano standardow y m odel turbulencji k-є, jed n ak ze nie p o d an o dokladnie ja k ie byly jeg o param etry. N ie podano row niez sposobu obliczen w arstw y granicznej. D ane te S3_ w azne dla osob
kontynuuj^cych badania w celach ew entualnych porow nan.
U w aza si?, ze standardow y m odel к-є zaniza w artosc kinetycznej energii turbulencji oraz jej dyssypacj?. Jaki to m oze m iec w plyw na uzyskane w yniki ?
U w agi form alne
Sporo rysunkow przedstaw ionych w pracy je s t zbyt m ala w ym iarow o і w ym aga p o w i?kszenia dla dokladnej analizy. Przykladow o dotyczy to w szczegolnosci Rys 9.4 - 9.8, czy Rys 1 1 . 1 - 1 1 . 1 0 .
Z grupow anie w szystkich rysunkow na koncu rozdzialu nie je s t moim zdaniem zabiegiem szcz?sliw ym , gdyz utrudnia odbior pracy.
T ytuly ro zd zialo w pow inny inform ow ac о ich tresci. N iestety w pracy je s t w iele ogolnych tytulow , a о tresci rozdzialu czytelnik dow iaduje
si? z je g o lektury. N p. „ R ozw azania teo rety czn e” . „M odelow anie k o m p u tero w e” . „R ozw azania koncow e” .
• B l^d korekty na str 54 ,,W niniejszej pracy przedstaw ione zostan^ postaci rozniczkow e jak o te, do ktorych odw oluje si? uzyw any p ro g ram .” P raw dopodobnie nalezy w staw ic „ ....w postaci rozniczkow ej jak o te j ”
• C zasam i stosow ana je s t skladnia angielska. Np. na str. 52” W raz ze zw i?k szaj3c% si? ilo sci^ p am i^ ci operacyjnej і coraz bardziej
zlozonym i procesoram i о w i?kszej szybkosci coraz bardziej w yrafinow ane m odele m ogly bye zasto so w an e.”
• N iek to re sform ulow ania nie
sq_
w lasciw e np. na str. 62 „gladkosc w y n ik o w ”• S form ulow anie „daw cow tech n o lo g ii” ( str. 82) proponow albym zam ienic na „w lascicieli tech n o lo g ii” , gdyz w j? z y k u potocznym zbyt cz?sto uzyw ane je s t okreslenie „daw cy narz^dow ” , a st^d niepotrzebne skojarzenie.
• W e w zorze (5.8) na str. 56 brakuje naw iasu, a w kolejnym (5.9) d o d atkow o rozniczkow ej obj?tosci dV.
• Rys. 7.1 oraz Rys. 8.2 niew iele si? rozni^, st^d w ystarczyloby jak o R ys. 7.1 zam iescic Rys. 8.2 ( podaj^cy jed e n w ym iar w i?cej) і zaoszcz?dzic troch? m iejsca.
Te uw agi krytyczne nie umniejszajq_ w niczym w artosci pracy, ktora
n ap isan a je s t ja s n o і zrozum iale. R ow niez korekta zostala przeprow adzona w zgl?dnie starannie.
O cena koncow a
R easum uj^c, praca prezentuje bardzo dobry poziom naukow y і w pelni odpow iada w ym aganiom staw ianym rozpraw om doktorskim przez „U staw ? о tytule naukow ym і stopniach naukow ych” . Z satysfakejq. staw iam w niosek о przyj?cie rozpraw y przez R ad? N au k o w y W ydzialu C hem icznego
P olitechniki Sl^skiej і dopuszczenie m gr inz. A gaty M alysiak do publicznej obrony przedlozonej pracy.
