Tepelné procesy v mechatronických soustavách (FSI-RQM)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámit studenty s tepelným procesy, které je nutné uvažovat v mechatronických soustavách při jejich návrhu. Využití numerických i experimentálních metod pro objasnění tepelných procesů v mechatronických soustavách zejména elektrických strojů a pohonů.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti budou schopni řešit tepelné procesy v mechatronických systémech. Studenti získají základní znalosti s měřením teploty a proudění vzduchu v mechatronických soustavách.
Prerekvizity:
Základní znalosti programování.
Obsah předmětu (anotace):
Vybrané statě z termomechaniky a přenosu tepla využitelné při popisu tepelných procesů v mechatronických soustavách. Vliv tepelných procesů na efektivnost využití mechatronických soustav.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Pro zápočet je nutné absolvovat všechna cvičení a odevzdat požadovaný počet protokolů a zadaných samostatných úkolů. Zápočet je udělen na základě testu, kde mohou studenti získat až 30 bodů. Zkouška má teoretickou a ústní část, kde studenti získají dalších až 70 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Úvod do tepelných procesů v mechatronických systémech
Základní vztahy hydraulického výpočtu
Tlakové ztráty při proudění
Výpočet odporů proudění
Metody ventilačního výpočtu
Základní vztahy tepelného výpočtu
Výpočet tepelných odporů
Výpočet součinitele přestupu tepla
Metody tepelného výpočtu
Komplexní modelování mechatronických soustav
Návrh chlazení výkonové elektroniky
Metody měření proudění a teploty
Moderní přístupy k řešení tepelných procesů v mechatronických soustavách
    Laboratorní cvičení Přehled výpočetních postupů (ukázky praktických výpočtů a měření)
Výpočet hydraulických odporu změnou proudění
Výpočet hydraulického odporu vlivem ztráty třením
Výpočet ventilační charakteristiky axiálních a radiálních ventilátorů
Návrh ventilační sítě elektrického stroje, řešení proudění v elektrickém stroji
Výpočet tepelných odporů (vedení, sálání, přirozená a nucená konvekce)
Výpočet součinitelů přestupu tepla
Návrh tepelné sítě elektrického stroje, výpočet oteplení jednotlivých částí
Měření průtočného množství dodávaného radiálním ventilátorem užitím tři nezávislých metod
Experimentální stanovení vlastností tepelné trubice
Měření teploty na experimentálním přípravku statorového vinutí (termočlánek, PT100, HFS)
Měření oteplení rotoru stejnosměrného motoru (bezkontaktní měření teploty, termo-kamera, laserový teploměr)
Řízení chlazení statorového vinutí synchronního motoru
Literatura - základní:
1. Vlach, R.: Tepelné procesy v mechatronických soustavách. Skripta. VUT Brno, 2009.
2. Yunus, A. Turner, H. Cimbala, J.M. Fundamental of Thermal-fluid Sciences. 3nd edition. McGraff Fill: Anstralia & New Zeland, 2008
3. Idelčik, I.E.: Handbook of Hydraulic Resistance, 3rd Edition, New York, US, 2006.
4. Vlach, R. : Chlazení elektrických strojů, VUT Brno, Brno,2004
5. Hak, J. , Ošlejšek, O. : Výpočet chlazení elektrických strojů , 1.díl. VUES Brno 1973
6. Ondruška, E. , Maloušek, A. : Ventilace a chlazení elektrických strojů točivých. SNTL Praha 1985
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-IMB-P prezenční studium BIO Biomechanika -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 2 L
N-IMB-P prezenční studium IME Inženýrská mechanika -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 2 L
N-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 2 2 L