Stavba a provoz energetických zařízení (FSI-FSE)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je nabídnou studentkám a studentům vhled do problematiky tepelné energetiky a seznámit je se základními aplikacemi sdílení tepla a spalování.
Výstupy studia a kompetence:
Posluchač získá teoretické znalosti o návrhu tepelného výměníku a
o provozních vlastnostech komponentů těchto zařízení. Získá znalosti o
metodách zvyšování technické spolehlivosti a účinnosti spalovacích zařízení, včetně dopadu do životního prostředí.
Prerekvizity:
Základy termomechaniky a přenosu tepla.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na dvě oblasti energetiky. První oblast obsahuje výměníky tepla, tedy aplikovanou problematiku sdílení tepla. Studenti a studentky se seznámí s typy tepelných výměníků, provozními problémy a základním návrhem trubkových výměníků. Druhá oblast zahrnuje využití paliv (biomasa, odpady, uhlí, zemní plyn) pro získání tepla a elektřiny. Studentky a studenti projdou energetické zařízení od paliva, přes spalovací komoru po parní část kotle a seznámí se se specifiky jednotlivých paliv.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. V rámci výuky je plánována exkurze.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zkouška - písemná, případná ústní korekce - podmínkou připuštění k ústní zkoušce je získaný zápočet
Zápočet - podmínky udělení: účast a aktivní práce na cvičení, písemný test.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Přednášky nepovinné, cvičení min. 75% účasti na cvičeních, náhrada studiem doporučené literaruty.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Paliva tuhá, druhy, vlastnosti.
2. Kapalná, plynná, odpadní paliva, druhy, vlastnosti; úprava paliva.
3. Stechiometrické výpočty pevných a kapalných a plynných paliv - množství vzduchu a spalin.
4. Tepelná účinnost, tepelné bilance, ztráty kotle, porovnávací kriteria ohnišť.
5. Klasifikace kotlů z hlediska spalování tuhých paliv; kotle roštové, kotle fluidní.
6. Kotle práškové, kotle na spalování kapalných a plynných paliv a kotle na odpadní teplo.
7. Parní kotle
8. Spalovenské kotle, kotle průtočné.
9. Emise, úprava vody, příslušenství.
10. Kotle na biomasu, zplyňování.
11. Výměníky - přestup tepla, výpočet.
12. Výměníky - druhy, konstukční řešení.
13. Provozní vlastnosti kotlů a výměníků - nánosy, nízkoteplotní a vysokoteplotní koroze, abraze, konstrukční opatření ke zvýšení spolehlivosti a tepelné hospodárnosti.
    Cvičení s počítačovou podporou 1.1. - 2. Pracovní media používaná u energetických zařízení. Ideální/reálné plyny, směsi plynů, voda a vodní pára. Fyzikální vlastnosti pracovních medií.
3. - 4. Výměníky tepla v tepelných a procesních schématech, základní principy sdílení tepla a rozdělení výměníků. Bilance výměníků tepla, teplotní spád. Návrhový a kontrolní výpočet teplosměnných ploch.
5. – 6. Přestup tepla konvekcí, podobnostní kritéria, přirozená a nucená konvekce, přestup tepla při změně skupenství.
7. – 8. Kombinovaný prostup tepla. Konvekce, kondukce a radiace a vzájemné kombinace. Kombinovaný prostup tepla přes rovinnou a válcovou stěnu, tepelný tok, výpočet dílčích teplot.
9. – 10. Návrhový výpočet výměníku tepla trubka v trubce.
11. - 12. Návrhový/kontrolní výpočet ohříváku napájecí vody.
13. Zápočet.
Literatura - základní:
1. BALÁŠ, Marek. Kotle a výměníky tepla. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2013. ISBN 978-80-214-4770-7.
2. VEJVODA, Josef, Pavel MACHAČ a Petr BURYAN. Technologie ochrany ovzduší a čištění odpadních plynů. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2003. ISBN 80-7080-517-X. Dostupné také z: http://www.digitalniknihovna.cz/mzk/uuid/uuid:bdd8c080-106f-11e3-beb8-005056827e51
3. ČERNÝ, Václav, Břetislav JANEBA a Jiří TEYSSLER. Parní kotle: technický průvodce svazek 32. Praha: SNTL-Nakladatelství technické literatury, 1983. Technický průvodce (SNTL-Nakladatelství technické literatury).
4. VILIMEC, L.: Stavba kotlů II. Skripta VŠB-TU Ostrava, 2008. ISBN 978-80-248-1716-3 
Literatura - doporučená:
1. Budaj,F.: Parní kotle,podklady pro tepelný výpočet,VUT v Brně, skriptum 2000
2. DLOUHÝ, Tomáš. Výpočty kotlů a spalinových výměníků. Vyd. 3. V Praze: Nakladatelství ČVUT, 1999.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3S-P prezenční studium B-EPP Energetika, procesy a životní prostředí -- zá,zk 6 Povinný 1 3 Z