Kotle a výměníky tepla (FSI-IKT)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Cílem je seznámit posluchače se současným stavem a teoretickými návrhy kotlů a výměníků tepla a s moderními směry vývoje těchto zařízení. Po absolvování tohoto předmětu by posluchač měl mít povědomí o druzích a vlastnostech paliv a jejich dopadu na návrh kotle a bude schopen základního tepelného výpočtu, nutného k návrhu kotle či výměníku tepla.
Výstupy studia a kompetence:
Student bude schopen aplikovat teoretické poznatky zejména z termomechaniky, hydromechaniky a přenosu tepla a hmoty při návrhu spalovacího zařízení a výměníku tepla.
Prerekvizity:
Termomechanika
Obsah předmětu (anotace):
Předmět obsahuje dvě části. V první části proběhne seznámení se základními typy výměníků tepla (rekuperační, regenerační, směšovací). Studenti si osvojí základní principy návrhu volby a návrhu výměníků. V druhé části budou studenti seznámeni s provozními vlastnostmi parních a horkovodních kotlů. Jsou předneseny vlastnosti paliv a jejich dopady na návrh a provoz spalovacích zařízení v energetických centrálách. Dále statika spalování, tepelné bilance kotlů a jednotlivé druhy ohnišť kotlů podle užitého paliva.
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.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky zápočtu: dosažení 12 bodů z písemného testu (maximum 20 bodů), body se přenáší ke zkoušce. Zkouška: písemná zkouška a ústní korekce. Písemná část se sestává z bodovaných otázek, pro úspěšné absolvování je třeba dosáhnout alespoň 50 % z dosažitelných bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních kontroluje vedoucí cvičení. Cvičení jsou povinná. Omluvenou neúčast student nahradí po dohodě s vedoucím cvičení.
Přednášky jsou nepovinné.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod, základy přestupu tepla
2. Klasifikace výměníků tepla a jejich rozdělení, konstrukční specifika
3. Návrh výměníků tepla
4. Provoz výměníků tepla, provozní poruchy
5. Klasifikace kotlů, základní otázky při návrhů spalovacích zařízení, tuhá paliva a jejich vlastnosti
6. Kapalná a plynná paliva a jejich vlastnosti
7. Statika spalování, tepelná účinnost kotle, ztráty;
8. Ohniště, ohniště roštových kotlů
9. Ohniště práškových a fluidních kotlů
10. Kotle na spalování kapalných a plynných paliv, hořáky
11. Parní část kotle, ohřev spalovacího vzduchu
12. Termická zařízení na energetické využití biomasy a odpadů
13. Zplyňování, nové trendy ve spalování, Oxy-fuel
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Vybrané kapitoly z termomechaniky
2. Úvod do energetických bilancí
3. Základy sdílení tepla
4. Přestup tepla, kriteriální rovnice
5. Základní návrh trubkového výměníku
6. Základní návrh deskového výměníku
7. Stechiometrické výpočty spalování tuhých paliv
8. Stechiometrické výpočty spalování plynných paliv
9. Ztráty kotle a účinnost
10. Výpočet základních parametrů fluidní vrstvy
11. Samostatný úkol
12. Samostatný úkol
13. Test, zápočet
Literatura - základní:
1. BALÁŠ, Marek. Kotle a výměníky tepla. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2013. ISBN 978-80-214-4770-7.
2. VILIMEC, Ladislav. Stavba kotlů I. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, 2002. ISBN 80-248-0076-4
3. BASU, Pabir., C. KEFA, L. JESTIN: Boilers and Burners. Springer 1999, ISBN 0-387-98703-7
4. Klass L.D.: Biomass for Renavable Energy, Fuels and Chemicals. Academic Press 1998 (ISBN98-84422)
Literatura - doporučená:
1. PAVELEK, Milan. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011. ISBN 978-80-214-4300-6
2. DLOUHÝ, Tomáš. Výpočty kotlů a spalinových výměníků. Vyd. 3. V Praze: Nakladatelství ČVUT, 1999. ISBN 978-80-01-03757-7
3. ŠESTÁK, Jiří a Rudolf ŽITNÝ. Tepelné pochody II: výměníky tepla, odpařování, sušení, průmyslové pece a elektrický ohřev. Vyd. 2. V Praze: Nakladatelství ČVUT, 2006c1997, 165 s. ISBN 80-01-03475-5
4. KUPPAN, Thulukkanam. Heat exchanger design handbook. New York: Marcel Dekker, 2000. Mechanical engineering (Marcel Dekker, Inc.). ISBN 0-8247-9787-6
5. G. F. HEWITT (executive editor): Heat Exchanger Design Handbook 1998, Begell House, New York, 1998.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-ETI-P prezenční studium TEP Technika prostředí -- zá,zk 5 Povinný 2 1 Z
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 2 1 Z
N-ETI-P prezenční studium FLI Fluidní inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 2 1 Z