RECENZJA rozprawy doktorskiej

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Andrzej Ambrozik Kielce, dn r. Politechnika Świętokrzyska w Kielcach Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu RECENZJA rozprawy doktorskiej mgr inż. Sebastiana Szwedkowicza pt.: Badania charakterystyk włóknin filtracyjnych jako drugi stopień filtracji powietrza dolotowego silnika spalinowego" wykonana na zlecenie Dziekana Wydziału Mechanicznego Wojskowej Akademii Technicznej prof. dr hab. inż. Zdzisława Bogdanowicza zgodnie z pismem z dnia r. 1. OCENA OGÓLNA ROZPRAWY Obserwowany w ostatnich dziesięcioleciach rozwój motoryzacji, w tym tłokowych silników wewnętrznego spalania związany jest z poszukiwaniami nowych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych ukierunkowanych na poprawę ich wskaźników ekonomicznych, energetycznych i ekologicznych związanych z hałasem i emisją szkodliwych składników spalin oraz z poprawą niezawodności ich pracy i zwiększeniem ich trwałości. Wartości wyżej wskazanych wskaźników, a przede wszystkim niezawodności i trwałości silnika jak i ilość i struktura cząstek stałych emitowanych z ich spalinami w istotny sposób zależy od czystości powietrza doprowadzanego do silnika i oporów jego przepływu przez układ dolotowy. Na czystość powietrza doprowadzanego do silnika i opory jego przepływu przez ww. układ duży wpływ wywiera sposób i skuteczność filtracji powietrza doprowadzanego do silnika. Dlatego też wybór tematu rozprawy uważam za potrzebny i celowy, zgodny z istniejącymi tendencjami rozwojowymi silników spalinowych oraz zawierający w sobie aspekt zarówno poznawczy jak i praktyczny.

2 2. CHARAKTERYSTYKA ROZPRAWY Opiniowana rozprawa doktorska ma charakter pracy analityczno-eksperymentalnej i została przedstawiona na 190 stronach wydruku komputerowego. Obejmuje ona 8 rozdziałów kończących się podsumowaniami, zawiera 116 rysunków i 21 tablic. Wykaz literatury specjalistycznej cytowanej w pracy obejmuje 123 pozycje oraz 10 adresów internetowych. Na początku rozprawy zamieszczono wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów. Po krótkim wprowadzeniu ogólnym dotyczącym potrzeby skutecznego oczyszczania powietrza doprowadzanego do silnika, Autor przeszedł do redagowania drugiego rozdziału rozprawy w którym przedstawił analizę stanu rozważanego zagadnienia. Analizę stanu zagadnienia obejmującą: opis płynów eksploatacyjnych, podstawy teoretyczne procesu filtracji w materiałach włóknistych oraz studium przeprowadzonych badań eksperymentalnych wraz z podsumowaniem przedstawiono na 65 stronach. W wyniku tej analizy wykazano, że dużą skuteczność filtracji powietrza doprowadzanego do silnika uzyskuje się stosując układy filtracyjne filtrów powietrza zawierające nanowłókna. Wskazano, że wyniki dotychczasowych badań eksperymentalnych wpływu parametrów struktury materiału filtrującego, warunków pracy i właściwości pyłu na skuteczność filtracji potwierdzają przewagę badań eksperymentalnych nad badaniami symulacyjnymi wykorzystującymi matematyczne modele filtracji. W rozdziale trzecim omówiono systemy filtracji powietrza w pojazdach mechanicznych z uwzględnieniem materiałów filtracyjnych oraz rozwiązań konstrukcyjnych filtrów powietrza. Wskazano tu na potrzebę wyposażenia samochodów ciężarowych i pojazdów specjalnych w wielostopniowe filtry powietrza z odsysaniem pyłu, co zwiększa skuteczność filtracji filtru bezwładnościowego oraz wydłuża okres międzyobsługowy filtru powietrza. Opis tego rozdziału zakończono na 94 stronie rozprawy, tak że objętość treści drugiego i trzeciego rozdziału stanowi 94 strony. Tak szerokie omówienie zagadnień dotyczących rozdziału drugiego i trzeciego, pomimo tego, że jest to interesujący i ciekawy materiał mógłby on być przedstawiony w bardziej zwarty i syntetyczny sposób bez uszczerbku dla całości pracy. Cel i zakres pracy doktorskiej przedstawiono w rozdziale czwartym rozprawy, który brzmi: Celem pracy jest eksperymentalna ocena właściwości filtracyjnych włóknin, ze szczególnym uwzględnieniem współczynnika chłonności pyłu i zachodzących w nich zjawisk w warunkach filtracji jednostopniowej i dwustopniowej oraz możliwości ich wykorzystania do filtracji powietrza wlotowego silników spałinowych pojazdów eksploatowanych w warunkach dużego zapylenia powietrza." 2

3 Tak sformułowany cel pracy postanowiono osiągnąć w wyniku realizacji czterech zadań szczegółowych obejmujących badania eksperymentalne: minicyklonów przelotowych, włóknin filtracyjnych pracujących w warunkach filtracji jednostopniowej i dwustopniowej oraz badania włóknin filtracyjnych ukształtowanych w cylindryczne układy filtracyjne zbudowane na bazie filtrów powietrza samochodów ciężarowych. W rozdziale piątym przedstawiono badania eksperymentalne minicyklonów przelotowych z filtrów powietrza stosowanych w silnikach samochodów ciężarowych Volvo i Scania. Badania te wykonano w trzech etapach: etap I obejmował sporządzenie charakterystyk skuteczności i dokładności filtracji oraz oporu przepływu w funkcji wielkości strumienia powietrza dla minicyklonów pracujących bez ejekcyjnego odsysacza pyłu, etap II obejmował sprawdzenie wyżej wymienionych charakterystyk sporządzonych w funkcji wartości stopnia ejekcyjnego odsysania pyłu, etap III obejmował sporządzenie ww. charakterystyk w funkcji strumienia powietrza minicyklonów pracujących z zastosowaniem ejekcyjnego odsysania pyłu przy określonym stopniu odsysania. Badania przeprowadzono na stanowisku zbudowanym przez Autora, które charakteryzują się tym, że wartości błędów systematycznych są na tyle małe, że nie mają wpływu na wartości otrzymywanych wyników. Celem badań było wyznaczenie wpływu strumienia powietrza i stopnia ejekcyjnego odsysania pyłu na skuteczność i dokładność filtracji oraz oporów przepływu minicyklonów przelotowych, jak również wyznaczenie wielkości strumienia powietrza odpowiadającego maksymalnej skuteczności filtracji. Z dwóch badanych minicyklonów większą skuteczność i dokładność filtracji oraz mniejsze opory przepływu miał minicyklon firmy Volvo, zarówno przy braku odsysania jak i z odsysaniem pyłu. W szóstym rozdziale pracy przedstawiono badania eksperymentalne włóknin filtracyjnych różnych producentów, pracujących w warunkach jedno- i dwustopniowej filtracji. Badania te obejmowały: skuteczność filtracji, dokładność filtracji, opory przepływu. 3

4 Badania przeprowadzono dla trzech różnych prędkości filtracji: Vpj = 0,8 m/s - prędkość filtracji typowa dla papierów filtracyjnych, v F 2 = 0,17 m/s - pośrednia prędkość filtracji, vf3 = 0,27 m/s - prędkość przyjęta jako maksymalna dla włóknin filtracyjnych. Badania przeprowadzono dla trzech gatunków włóknin filtracyjnych: BWF-E200B, BWF- 01E120B i K w cyklu badawczym przyjętym poprzednio, do osiągnięcia wartości dopuszczalnego oporu Ap w = 5kPa dla przepływu przez włókninę. Celem tych badań było wyznaczenie dla ustalonej wartości oporu przepływu, wartości współczynnika chłonności pyłu czterech gatunków włóknin filtracyjnych, pracujących w warunkach jedno- i dwustopniowej filtracji i dla trzech wyżej wskazanych prędkości filtracji. Badania przeprowadzono na stanowisku badawczym zbudowanym przez Autora, którego schemat przedstawiono na rys W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że charakterystyki materiałów włóknistych zależą od ich grubości. Włókniny o grubości około 0,5 mm i gramaturą rzędu 100^-120 g/m 2 nie powinny być stosowane do filtracji powietrza dolotowego do silników pojazdów mechanicznych, ze względu na ich małą skuteczność i dokładność filtracji. Dlatego w kolejnym etapie pracy postanowiono do budowy wkładu filtracyjnego kompletnego filtru powietrza pracującego w systemie multicyklon - przegroda włókninowa" zastosować włókniny filtracyjne AC i B2. Badania eksperymentalne kompletnego filtru powietrza z wyżej wskazanym wkładem filtracyjnym przedstawiono w rozdziale 7 rozprawy. Przedmiotem badań były tu włókniny: dwuwarstwowa włóknina AC-301 (AC) firmy Kore Filtration Technologies Co, jednowarstwowa włóknina BWF-02E200B (B2) firmy EkoKarpaty. Włókniny te ukształtowane były jako cylindryczne wkłady filtracyjne na bazie seryjnych papierowych wkładów filtracyjnych. Celem badań było wyznaczenie współczynnika chłonności pyłu ww. włóknin filtracyjnych znajdujących się w kompletnym filtrze powietrza pracującym w warunkach jednostopniowej i dwustopniowej filtracji przy jej ustalonej szybkości oraz ocena możliwości zastosowania włóknin do budowy układów filtracyjnych. W badaniach stosowano krajowy pył testowy PTC-D, który przed pomiarem wygrzewano w temperaturze 120-H40 C w czasie jednej godziny. 4

5 Wartość współczynnika chłonności pyłu w warunkach filtracji dwustopniowej za multicyklonem, w przypadku włókniny AC wynosiła 325 g/m 2, podczas gdy dla włókniny B2 wynosiła 221 g/m. Czas pracy wkładu AC jest sześciokrotnie dłuższy niż wkładu papierowego. W ósmym rozdziale rozprawy przedstawiono poprawnie sformułowane przez Autora wnioski końcowe. 3. OCENA MERYTORYCZNA ROZPRAWY Opracowanie zawarte w rozprawie obejmuje szeroki zakres zjawisk towarzyszących oczyszczaniu powietrza doprowadzanego do silników napędzających pojazdy samochodowe, których warunki eksploatacji są bardzo różnorodne. Treść rozprawy ilustrowana jest dużą ilością rysunków starannie wykonanych i dobrze dobranych tematycznie, co znacznie ułatwia jej czytelność. Zawarte w rozprawie stwierdzenia i wnioski Autora są logiczne i merytorycznie poprawne. Wynikają one z dużej ilości badań eksperymentalnych podpartych dobrym przygotowaniem teoretycznym Doktoranta i logicznego opisu przeprowadzonych badań. Wyniki badań eksperymentalnych włóknin filtracyjnych w znacznym stopniu uzupełniają stan obecnej wiedzy w zakresie właściwości materiałów filtracyjnych stosowanych do filtracji powietrza dolotowego do silników pojazdów samochodowych, a szczególnie eksploatowanych w warunkach dużego zapylenia powietrza. Jest to jedno z pierwszych tego typu opracowań, kompleksowo ujmującego problematykę oczyszczania powietrza atmosferycznego doprowadzanego do silników spalinowych różnych typów. 4. OCENA EDYTORSKIEJ STRONY ROZPRAWY W pracy występują drobne błędy stylistyczne, redakcyjne i językowe, które zaznaczyłem w otrzymanej rozprawie i które szczegółowo omówiłem z Autorem. Nie mają one jednak istotnego wpływu na końcową ocenę pracy, a stanowią wskazówkę dla Autora dotyczącą poprawności opracowywania i redagowania publikacji naukowych i naukowo-technicznych. Ocenianą pracę uważam za ciekawą z punktu widzenia poznawczego i przydatną do celów praktycznych, co związane jest z opracowywaniem konkretnych rozwiązań technicznych. Autor w sposób jasny wykazał czego dokonał w trakcie realizacji badań, potrafił wyciągnąć z nich logiczne i poprawne merytorycznie wnioski. 5

6 5. KONKLUZJA Biorąc pod uwagę dotychczasowy dorobek publikacyjny mgr inż. Sebastiana SZWEDKOWICZA obejmujący między innymi siedem publikacji, których jest on współautorem oraz przedstawioną do oceny pracę doktorską pt.: Badania charakterystyk włóknin filtracyjnych jako drugi stopień filtracji powietrza wlotowego silnika spalinowego", uważam, że spełnia ona wymagania stawiane pracom promocyjnym na stopień doktora nauk technicznych, w rozumieniu ustawy o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki" (Dziennik Ustaw R.P. Nr 65, poz. 595 ze zm. w Dz. U. z 2005 r., nr 164, poz. 1365), zaś Autor może być dopuszczony do jej publicznej obrony. 6