Tepelné pochody (FSI-DTP)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je naučit studentky a studenty aplikovat znalosti z termomechaniky, zejména z oblasti sdílení tepla, do praxe. Během studia se seznámí s teorií i aparáty pro ohřev a ochlazování médií. Po zdárném absolvování předmětu budou studenti seznámeni se všemi aspekty tepelného, pevnostního a hydraulického (aerodynamického) návrhu výměníků tepla.
Výstupy studia a kompetence:
Posluchači získají pokročilé znalosti řešení inženýrských úloh v oblasti sdílení tepla, ohřevu a chlazení. Studentky a studenti získají znalosti potřebné k identifikaci problému a návrhu optimálního řešení. Osvojí si praktické znalosti návrhů výměníků tepla, odparek, sušáren a obdobných aparátů. Studentky a studenti získají dovednosti v oblasti tepelného návrhu výměníků, výpočtu tlakových ztrát výměníků a návrhu odparky a sušárny. Tyto znalosti budou využitelné v oblastech energetiky, teplárenství, vytápění, klimatizací, regenerace tepla, chemického a procesního inženýrství, mohou být uplatněny ve výrobních podnicích, u investorů i u provozovatelů.
Prerekvizity:
Termomechanika
Obsah předmětu (anotace):
Obsahem kurzu je stručné shrnutí základních prerekvizit, vytvoření přehledu o typech výměníků tepla a jejich použití, základní termohydraulický návrh svazkového výměníku tepla (geometrie trubek, přepážek, analýza proudů v plášti, výpočet tlakových ztrát), vliv provozu výměníků (koroze, zanášení) na návrh výměníků. Hlavní pozornost bude soustředěna na procesy bez změny fáze, výměníkům se změnou fáze (kondenzátory) bude ale také věnována pozornost. V neposlední řadě budou posluchači seznámeni s procesy odpařování, sušení a chlazení a se základním návrhem návazných zařízení.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, kde budou studenti seznámeni s konkrétními problematikou výměníků tepla, odpařování, sušení a dalšími tématy. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách formou výpočtu a laboratorních úloh.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou udělení zápočtu je aktivita na cvičeních, zpracování semestrální práce a zvládnutí zápočtového příkladu. Zkouška je písemná s možnou ústní korekcí a bude ověřovat znalosti v oblasti teoretické přípravy.
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  7 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  6 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Principy sdílení tepla, bilance
2. Typy výměníků
3. Svazkové výměníky tepla
4. Deskové výměníky tepla
5. Regenerační a směšovací výměníky tepla
6. Metody návrhu výměníků – LMTD, NTU
7. Výměníky se změnou fáze – kondenzace, var
8. Základy hydraulického/aerodynamického a pevnostního výpočtu
9. Provoz výměníků – zanášení, koroze
10. Odpařované a odparky
11. Sušení a sušárny
12. Chlazení, kryogenika
13. Pece, elektrický ohřev
    Cvičení 1. Principy sdílení tepla
2. Tepelný výpočet svazkových výměníků
3. Hydraulický/aerodymanický výpočet
4. Sušení
5. Laboratorní úlohy
6. Laboratorní úlohy
7. Zápočtový test
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Úvod do software
2. Výpočty energetické a hmotností bilance
3. Tepelný výpočet svazkových výměníků
4. Kondenzátor
5. Odpařování
6. Sušení
Literatura - základní:
1. BALÁŠ, Marek. Kotle a výměníky tepla. Vyd. 3. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2019. ISBN 978-80-214-4770-7.
2. 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.
3. KUPPAN, Thulukkanam. Heat exchanger design handbook. New York: Marcel Dekker, 2000. Mechanical engineering (Marcel Dekker, Inc.). ISBN 0-8247-9787-6.
4. STEHLÍK, Petr, Josef KOHOUTEK a Jan NĚMČANSKÝ. Tepelné pochody: Výpočet výměníku tepla. Brno: VUT, 1991. Učební texty vysokých škol. ISBN 80-214-0363-2.
Literatura - doporučená:
1. PAVELEK, Milan. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011. ISBN 978-80-214-4300-6.
2. Incropera, F. P., DeWitt, D. P.: Fundamentals od Heat and Mass Transfer. 3rd ed. John Wiley & Sons, New York, 1990.
3. 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  
B-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 1 2 L