Výzkumná skupina vícefázových reaktorů
O výzkumné skupině
Výzkumná skupina vícefázových reaktorů se zaměřuje na pochopení základních procesů probíhajících v systémech obsahujících plyny, kapaliny, pevné částice a mikroorganismy. Hlavní pozornost věnujeme transportním jevům a mezifázovým procesům, protože interakce na rozhraních plyn – kapalina, kapalina – kapalina a tekutina – pevná látka určují chování a účinnost vícefázových reaktorů. Studujeme vznik, pohyb, deformaci, koalescenci a rozpad jednotlivých bublin a kapek a propojujeme tyto jevy na mikroúrovni s makroskopickou hydrodynamikou a přenosem hmoty v souborech bublin a reaktorech. Zvláštní pozornost věnujeme vlivu povrchově aktivních látek, biosurfaktantů, iontů, nanočástic a dalších složek, které mění vlastnosti a mobilitu mezifázového rozhraní. Granulární a suspenzní systémy zkoumáme se zaměřením na interakce částic, jejich míchání a segregaci a na souvislosti mezi těmito procesy a makroskopickým chováním systému. Skupina se rovněž zabývá vývojem vícefázových bioreaktorů a fotobioreaktorů pro kultivaci mikrořas, sinic, bakterií a kvasinek, včetně optimalizace míchání, přenosu plynů, osvětlení, kultivačních podmínek, zvětšování měřítka procesů a získávání biomasy. Výzkum nachází uplatnění při produkci biomasy, pigmentů a dalších cenných látek, v environmentálních biotechnologiích a v bioregenerativních systémech podpory života. Ve všech těchto oblastech kombinujeme pokročilé experimentální diagnostické metody, teoretické modelování a numerické simulace, abychom propojili lokální mechanismy s chováním reaktorů a podpořili vývoj a optimalizaci vícefázových procesů.
Dynamika bublin a kapek, mezifázové jevy a hydrodynamika reaktorů
Studujeme vznik, pohyb, deformaci, koalescenci a rozpad bublin a kapek. Náš výzkum propojuje mezifázové jevy, včetně vlivu povrchově aktivních látek a dalších přísad, s chováním souborů bublin, přenosem hmoty a účinností vícefázových reaktorů.
Vliv povrchově aktivních látek na probublávané systémy
Povrchově aktivní látky jsou látky, jejichž molekuly se adsorbují na mezifázový povrch, a tudíž ovlivňují chování vícefázových systémů (zejména disperze kapalina-plyn). U biosurfaktantů (např. proteiny, peptidy) není dostatečně popsaný mechanizmus adsorpce na mezifázový povrch, a tudíž je těžké předpovídat jejich vliv na chování celého systému. Cílem výzkumu je studium mechanizmu adsorpce biosurfaktantů na povrch bubliny a jeho promítnutí do hydrodynamiky a přenosu hmoty v probublávaných systémech.
Prášky a granulární systémy
Prášky a granulární systémy, vyznačující se rozmanitostí velikostí, tvarů a materiálových vlastností částic, vykazují složité dynamické chování. Tyto systémy ovlivňují síly, prostorové uspořádání jednotlivých zrn a tokové charakteristiky, které spolu dohromady určují makroskopické chování, jako je segregace, míchání a vznik uspořádaných struktur. S využitím pokročilých výpočetních modelů a experimentálních technik v rámci našeho výzkumu popisujeme teoretické základy chování těchto systémů. Výsledky našeho výzkumu mají potenciální uplatnitelnost v různých průmyslových odvětvích, jako jsou farmaceutický a chemický průmysl, zemědělství a stavebnictví.
Transport hmoty kapalnými filmy
Tenké kapalné vrstvy jsou klíčové pro celou řadu důležitých transportních procesů ve fyzice, chemii a inženýrství. Na rozhraní mezi plynnou a kapalnou fází dochází k rozpouštění látek a jejich transportu difuzí v důsledku rozdílných fyzikálních vlastností a rozpustnosti plynů. Naším cílem je vývoj systému na bázi tenkého kapalného filmu pro efektivní dělení plynných směsí a jeho optimalizace pro danou aplikaci. Tato myšlenka je nová; výhodami jsou vysoký tok plynu (např. CO2) a laditelné složení filmu pro vysokou selektivitu membrány.
Další oblasti výzkumu
- Přenos tepla v kapalinách s nanočásticemi
- Hydrodynamika mikro a nanobublin
4. 5. 2023
Přístrojové vybavení
Členové
Sandra Orvalho, Ph.D.
Vedoucí výzkumné skupiny, Vědecký pracovník
Ing. Mária Zedníková, Ph.D.
Vedoucí vědeckého oddělení, Vědecký pracovník
Ing. Miroslav Punčochář, DSc.
Vedoucí vědecký pracovník
doc. Ing. Marek Růžička, DSc.
Vedoucí vědecký pracovník
doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.
Vědecký pracovník
Ing. Věra Pěnkavová, Ph.D.
Vědecký pracovník
Ing. Jaroslav Tihon, CSc.
Vědecký pracovník
Mgr. Václav Harrandt
Doktorand
Mgr. Anna Kokavcová
Doktorand
Mgr. Anna Paříková
Doktorand
Ing. Vladislav Shirokov
Doktorand
Ing. Mark Terentyak
Doktorand
Ing. František Vondráček
Doktorand
Ing. Eliška Lyko Vachková
Odborný pracovník ve výzkumu
Ing. Roman Petrychkovych
Odborný pracovník ve výzkumu
Ing. Tereza Trávníčková, Ph.D.
Vědecký asistent
Ing. Ladislav Martinovský
Doktorand
Oddělení
Vedoucí
Sandra Orvalho, Ph.D.
Vedoucí výzkumné skupiny, Vědecký pracovník