Paliva a spalování (FSI-LPS)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámit posluchače s tuhými a plynnými palivy (zejména uhlí biomasa a zemní plyn) a jejich vlastnostmi. Poskytnout teoretické a výpočetní podklady pro návrh palivového hospodářství, mlecích zařízení a stanic. Druhá část předmětu seznámí posluchače se zákonitostmi spalování, kinetikou spalování, hořáky a spalovacími komorami.
Výstupy studia a kompetence:
Znalosti z oblasti fyzikální chemie se zaměřením na spalování fosilních a alternativních paliv, dále z oblasti přípravy paliva a palivového hospodářství v průmyslových aplikacích.
Prerekvizity:
Znalosti z termodynamiky, základní zákony termodynamiky, sdílení tepla a proudění plynů a par. Doporučeny jsou znalosti z praktické aplikace spalování paliv, kotle, pece případně malé spotřebiče paliv.
Obsah předmětu (anotace):
V předmětu jsou probírány vlastnosti paliv a vliv těchto vlastností na konstrukci a provoz kotlů energetických zařízení. Další oblastí je palivové hospodářství pevných a plynných paliv, včetně mlýnů a dalších technologií mechanické úprav, t.j. drcení, mletí a sušení uhlí, konstrukce uhelných mlýnů, provoz a bezpečnostní předpisy mlecích stanic, manipulace s uhlím (skládkování a transport), štěpkování, peletování a briketování biomasy
Další oblastí, se kterou budou posluchačky a posluchači seznámeni je chemismus spalovacích reakcí a reakční kinetika. na tyto znalosti pak naváží témata hořáků a spalovacích komor.
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:
Pro udělení zápočtu je nutná aktivní účast ve cvičení, předložení prováděných výpočtů, dále pak odevzdání projektu dle zadání. Zkouška je písemná a ústní.
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 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Klasifikace a charakteristické vlastnosti tuhých paliv – uhlí, biomasa, odpady.
2. Vliv vlastností paliv na konstrukci kotle.
3. Zauhlování, doprava uhlí, drcení, mlecí okruhy, použití podle druhu uhlí.
4. Sušení, sušící medium, brýdy,
5. Energetické zákonitosti mechanického rozpojování uhlí. Melitelnost, měrná mlecí práce, vlastnosti uhelného prášku. Trubnatý mlýn: konstrukce, provoz, užití
6. Středně běžné mlýny, ventilátorové a tlukadlové mlýny: konstrukce, provoz, užití.
7. Pomocná zařízení mlýnic, zásobníky prášku, podavače. Inertizace prostředí. Hořáky na tuhá paliva.
8. Kapalná paliva, vlastnosti kap. paliv, palivové hospodářství kapalných paliv
9. Topné plyny, vlastnosti, zaměnitelnost plynů, Wobbeho index.
10. Palivové hospodářství plynných paliv, hořáky na plynná.
11. Základní proces spalování, chemická rovnováha spalovacích reakcí, stechiometrie, kinetika spalování.
12. Vliv vlastností paliv na spalování, teplota nechlazeného plamene
13. Spalovací komory plynových turbín
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Přepočty složení paliv, stechiometrické výpočty se spalovacím vzduchem,
2. Návrh výkonu vzduchového ventilátoru.
3. Stechiometrické výpočty se spalinami, přepočty koncentrací spalin,
4. Teplota nechlazeného plamene, disociace spalin.
5. Mlýnský okruh u kotle spalujícího černé uhlí. Tepelná bilance, výpočet výkonu, provozní stavy.
6. Tepelná bilance kroužkového mlýna.
7. Tepelná bilance ventilátorového mlýna.
8. Hmotnostní a tepelná bilance sušárny.
9. Návrh spalovací komory plynové turbíny.
10. Návrh spalovací komory plynové turbíny.
Literatura - základní:
1. MUKHOPADHYAY, Achintya a SEN, Swarnendu. Fundamentals of combustion engineering. Boca Raton: CRC Press, 2019. ISBN 978-1-4822-3330-8.
2. GLASSMAN IRVIN. Combustion (5th Edition). Elsevier, 2015. ISBN 012407913X. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-088573-2.X0001-2.
3. BOYCE FELLOW, American Society of Mechanical Engineers (ASME. Gas Turbine Engineering Handbook (4th Edition). 4th ed. Chantilly: Elsevier, 2012. ISBN 0123838428. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/C2009-0-64242-2.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 2 2 Z