Sterowanie procesami suszenia materiałów wrażliwych na uszkodzenia skurczowe. Symulacja komputerowa.

Transkrypt

1 Profesor dr habil. Ireneusz Zbiciński Łódź, OCENA dorobku naukowego, działalności dydaktycznej i organizacyjnej dr inż. Andrzeja Rybickiego w związku z wszczęciem postępowania habilitacyjnego na temat: Sterowanie procesami suszenia materiałów wrażliwych na uszkodzenia skurczowe. Symulacja komputerowa. 1. Podstawa formalna Rada Wydziału Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej w dn powołała mnie w skład komisji habilitacyjnej w charakterze recenzenta, której celem ma być przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego Pana dr inż. Andrzeja Rybickiego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna i procesowa. Oświadczam, że nie są mi znane powody, dla których może wystąpić konflikt interesów uniemożliwiający sporządzenie oceny dorobku i osiągnięcia naukowego Habilitanta. Ocena przygotowana została zgodnie z wytycznymi zawartymi w Komunikacie nr 2/2012 Centralnej Komisji do Spraw Stopni i Tytułów dotyczącym toku postępowania habilitacyjnego, uwzględniając kryteria wymienione w Rozporządzeniu Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia r., Dz. U. Nr 196, poz Ocena dorobku naukowego i działalności zawodowej dr inż. Andrzeja Rybickiego Dr Andrzej Rybicki ukończył studia na Wydziale Podstawowych Problemów Techniki Politechniki Wrocławskiej w 1976 roku po wykonaniu pracy dyplomowej pod tytułem Cykliczne nierówności losowe przygotowanej pod kierunkiem prof. dr. hab. Stanisława Trybuły; jest wiec magistrem inżynierem matematyki. 1

2 Bezpośrednio po ukończeniu studiów, w latach , pracował w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, w Zakładzie Mechaniki i Akustyki Materiałów Porowatych w Poznaniu pod kierunkiem profesora Włodzimierza Derskiego gdzie zajmował się mechaniką ośrodków porowatych oraz termodyfuzją. W roku 1997 pracował krótko w WSP w Zielonej Górze a od października 1997 r. rozpoczął pracę jako adiunkt na Politechnice Poznańskiej na Wydziale Technologii Chemicznej, w Instytucie Technologii i Inżynierii Chemicznej w zespole profesora Stefana Kowalskiego. Współpracę z profesorem S. Kowalskim Kandydat rozpoczął już na początku lat 90tych w tematyce analizy zjawisk mechanicznych podczas suszenia materiałów kapilarno-porowatych. Rezultatem współpracy był model matematyczny rozkładów naprężeń zachodzących w materiałach kapilarno-porowatych podczas suszenia. Opracowany przez Kandydata model zawierał równania transportu wilgoci i ciepła oraz przemieszczeń pól naprężeń wywołanych zmianami rozkładów zawartości zarówno wilgoci jak i temperatury. Powyższe tematy stanowiły istotną część rozprawy doktorskiej pt. Zagadnienie ewolucji naprężeń skurczowych w materiałach suszonych obronionej w 1994 r. na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej. Promotorem pracy był prof. Stefan Kowalski. Kandydat, od samego początku swojej działalności naukowej, interesował się własnościami materiałów porowatych aspekcie matematycznej analizy ich struktury z uwzględnieniem silnych anizotropii ośrodka. Po rozpoczęciu pracy na Politechnice Poznańskiej w zespole Prof. S. Kowalskiego, dr Andrzej Rybicki rozszerzył swoje zainteresowania na zagadnienia dotyczące głównie modelowania i optymalizacji suszenia materiałów kapilarno-porowatych. Dorobek naukowy dra Andrzeja Rybickiego jest solidny i jakościowo znaczący. W zestawie sporządzonym przez kandydata zamieszczono 37 (w tym 31 po doktoracie) artykułów naukowych w recenzowanych czasopismach i 36 prac (w tym 34 po doktoracie) opublikowane w materiałach konferencji naukowych. Zestaw ten zawiera 19 artykułów w wysokiej klasy czasopismach zagranicznych (Drying Technology (7), Transport in Porous Media (4), ChES (2), ChPE (2), Int. J. Heat Mass Tr., IChE J., J. TAMech., CWPMC), w tym 1 samodzielny, 1 monografię i 3 rozdziały w monografiach, w tym 2 samodzielne, 14 artykułów w recenzowanych czasopismach z poza listy filadelfijskiej w tym 2 samodzielne. Udział Kandydata przy opracowaniu każdej z ww publikacji, według informacji zamieszczonej w Autoreferacie jest znaczący. 2

3 Dorobek Kandydata jest dobry zarówno ilościowo (łącznie 73 prace) jak i jakościowo (artykuły z listy filadelfijskiej i w innych recenzowanych czasopismch, rozdziały w monografiach) co świadczy o dobrym poziomie naukowym Kandydata. Działalność naukowa Kandydata w zakresie termomechaniki materiałów suszonych a zwłaszcza w obszarze analizy zagadnień deformacji i pękania zwilżonych materiałów kapilarno-porowatych w procesie suszenia, a więc w obszarze bezpośrednio związanym z tematyką badań przedstawionych do oceny w ramach procedury habilitacyjnej, znalazła uznanie Rektora Politechniki Poznańskiej, który przyznał Kandydatowi 6 nagród w latach (nagrody zespołowe). Habilitant jest także laureatem zespołowej nagrody Ministra Edukacji Narodowej za zestaw prac dotyczących procesu suszenia w 1997 roku. W latach dr Andrzej Rybicki był głównym wykonawcą w 7 grantach naukowych przyznanych przez KBN i MNiSzW. Dr Andrzej Rybicki od roku 2001 prowadzi zajęcia dydaktyczne (wykłady, ćwiczenia, laboratorium i projekt) w zakresie podstaw inżynierii chemicznej, inżynierii materiałów porowatych, podstaw metod numerycznych, statystyki i technologii informatycznych. Promotor 7 prac magisterskich i inżynierskich studentów Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej. Liczba w cytowań prac Kandydata w wynosi 113. Indeks Hircha 7, można zaakceptować uznając, że dopiero po uzyskaniu tytułu samodzielnego pracownika naukowego i stworzeniu zespołu naukowego można wymagać wyższych wartości tego indeksu. Jak wynika z przedstawionych powyżej danych, pozycja naukowa, dra Andrzeja Rybickiego jest ugruntowana a dorobek naukowy znaczący. 3. Ocena osiągnięć naukowo-badawczych dotyczących tematyki destrukcji materiałów porowatych poddanych procesowi suszenia Kandydat przedstawił jako podstawę do ubiegania się nadanie stopnia doktora habilitowanego nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna i procesowa przedstawił rozprawę zatytułowaną: Sterowanie procesami suszenia materiałów wrażliwych na uszkodzenia skurczowe. Symulacja komputerowa. Podjęcie prac nad mechanizmem odkształceń suszarniczych podczas suszenia konwekcyjnego a zwłaszcza określenie warunków, przy których następuje destrukcja materiału jest aktualna a obliczanie zjawisk transportu ciepła i masy z jednoczesnymi 3

4 odkształceniami mechanicznymi materiału jest jednym z najtrudniejszych problemów rozwiązywanych w suszarnictwie. Przedstawiona do oceny rozprawa dotyczy modelowania matematycznego ewolucji naprężeń suszarniczych w materiałach kapilarno-porowatych podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego. Praca ma charakter teoretyczny (odpowiadający matematycznemu wykształceniu Kandydata) i jest rezultatem wieloletnich badań autora zapoczątkowanych w latach 90-tych a następnie kontynuowanych i rozwijanych w ciągu ostatnich lat w Instytucie Technologii i Inżynierii Chemicznej Politechniki Poznańskiej. W pracy poszukiwano optymalnych warunków suszenia materiałów kapilarnoporowatych ze względu na jakość produktu zdefiniowaną w sposób następujący: uzyskanie nieuszkodzonej próbki wysuszonego materiału prowadząc proces przy maksymalnej, możliwej w danych warunkach, szybkości suszenia kontrolowanej przez temperaturę i wilgotność czynnika suszącego lub moc pola mikrofalowego. W pierwszej części pracy opisano szczegółowo algorytmy rozwiązywania zadań nieliniowej teorii suszenia (metodę Galerkina, metodę elementów czasoprzestrzennych) oraz podstawy termodynamicznej teorii suszenia (równania bilansu ciepła i masy, równania przemieszczeń, warunki brzegowe w pierwszym i drugim okresie suszenia). Pozostała część pracy zawiera teoretyczną analizę suszenia materiałów kapilarnoporowatych w różnych konfiguracjach geometrycznych, warunkach początkowych i brzegowych (od dwuwymiarowego, izotropowego walca suszonego w warunkach jednorodnych do próbek suszonych w reżimie pulsacyjnym). W pracy opisano wyniki obliczeń 11tu case studies dotyczących suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego materiałów kapilarno-porowatych zakładając różne modele materiału (sprężysty, lepko sprężysty, plastyczny) i poszukując takich temperatur i wilgotności czynnika suszącego lub mocy źródła mikrofal aby ostatecznie otrzymać nieuszkodzoną próbkę wysuszonego materiału prowadząc proces przy maksymalnej szybkości suszenia. Ważna część obliczeń wykonanych przez Kandydata dotyczy sterowania procesem suszenia konwekcyjnego; Autor określił trajektorię zmian parametrów czynnika suszącego (wilgotność lub temperatura) tak aby naprężenia w materiale suszonym były zbliżone do maksymalnych dopuszczalnych ale ich nie przekraczały. Do ciekawszych wyników zaprezentowanych w rozprawie zaliczyłbym także zaproponowanie programu sterowania parametrami procesu suszenia przy wykorzystaniu algorytmów genetycznych. W rezultacie określono program pracy nagrzewnicy i wentylatora 4

5 tak aby uzyskać konkretną trajektorię zmian temperatury i wilgotności czynnika suszącego w celu kontroli wartości naprężeń próbce materiału. Wyznaczona trajektoria ma charakter pulsacyjny, w którym po okresie intensywnego odparowania, następuje okres łagodniejszych warunków suszenia aby utrzymać wartości naprężeń w materiale poniżej maksymalnych dopuszczalnych. Innym, ciekawą problemem opisanym w rozprawie jest określenie parametrów pracy suszarki w celu minimalizacji zużycia energii na wysuszenie produktu. Z analizy rozwiązania wynika, że najlepsza trajektoria procesu suszenia ma w tym przypadku również charakter pulsacyjny. Rozprawa pokazuje mechanizm wielu subtelnych zjawisk związanych z destrukcją materiału będących rezultatem sposobu prowadzenia procesu suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego materiałów kapilarno-porowatych. Wszystkie oceniane aspekty badań opisane w rozprawie i publikacjach Kandydata, doprowadziły do powstania narzędzi zarówno do symulacji zjawisk transportu ciepła i masy, naprężeń i destrukcji materiałów kapilarno porowatych podczas suszenia jak i sterowania procesem suszenia tych materiałów. Podsumowując, za najbardziej wartościowych rezultaty pracy Kandydata, wskazałbym na: opracowanie algorytmów automatycznie kontrolujących naprężenia i modyfikujących temperaturę i wilgotność czynnika suszącego tak aby naprężenia w materiale nie przekraczały dopuszczalnych wartości opracowanie algorytmów rozwiązywania problemów suszarniczych celu szybkiego otrzymywania rozwiązań nieliniowych zastosowanie hipotezy energetycznej do opisu zniszczenia próbki kaolinowej podczas suszenia konwekcyjnego wyznaczenie trajektorii temperatur i wilgotności czynnika suszącego lub mocy źródła mikrofal (materiał sprężysty, lepko sprężysty lub plastyczny) aby otrzymać nieuszkodzoną próbkę wysuszonego materiału prowadząc proces przy maksymalnej szybkości suszenia Prace Kandydata przynoszą istotne informacje o mechanizmach powstawania i ewolucji naprężeń suszarniczych w materiałach kapilarno-porowatych podczas suszenia. 5

6 4. WNIOSEK KOŃCOWY Po przeanalizowaniu dostarczonych mi dokumentów i materiałów nie mam wątpliwości, że dr inż. Andrzej Rybicki jest ukształtowanym, wykazującym inicjatywę, pracownikiem naukowym o znaczącym dorobku i sprecyzowanych zainteresowaniach. Wniósł oryginalny wkład naukowy w rozwój problematyki dotyczącej matematycznej analizy zjawisk transportu ciepła i masy oraz powiązanych z nimi odkształceń mechanicznych podczas konwekcyjnego i mikrofalowego suszenia materiałów kapilarno-porowatych. W oparciu o osiągnięcia naukowe wskazanie w rozprawie oraz w publikacjach dotyczących ewolucji naprężeń w materiałach kapilarno-porowatych poddanych suszeniu oraz pozytywnie oceniając dorobek dydaktyczny i organizacyjny Kandydata, wnoszę, zgodnie z Ustawą z dnia 14 marca 2003 o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz.U. Nr 65, poz.595, z późn. zm.) oraz z dnia 27 lipca 2005 Prawo o szkolnictwie wyższym (Dz.U. Nr 164, poz.1365, z późn. zm.), o nadanie dr inż. Andrzejowi Rybickiemu stopnia naukowego doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna i procesowa. Profesor dr habil. Ireneusz Zbiciński 6