Hydraulické pochody (FSI-KHL)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚPI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Úkolem je seznámit posluchače s teoretickými základy sledovaných jednotkových operací a aparátů používaných v chemickém, potravinářském a procesním průmyslu, a biotechnologiích. Dále seznámit se základními konstrukčními principy a užitím čerpadel a kompresorů ve zmíněných technologiích. Posluchač má dokázat volit optimální typ zařízení a stanovit jeho hlavní rozměry a parametry.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět umožňuje posluchačům aplikovat získané teoretické a praktické poznatky na konkrétní procesní zařízení a aparáty. Posluchač má dokázat navrhnout konstrukční řešení a hlavní rozměry pro optimální řešení pro daný technologický problém.
Prerekvizity:
Základní znalost matematiky, fyziky, hydromechaniky a termomechaniky.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na jednotkové operace, ve kterých je rozhodující tekuté prostředí, tj. plynné nebo kapalné. Předmět si klade za cíl seznámit posluchače s teoretickými základy jednotkových operací procesního inženýrství, které jsou charakterizovány přenosem hybnosti v tekutém prostředí, a to i různých reologických vlastností. Celá řada těchto jednotkových operací je nedílnou součástí technologií zaměřených na energetické využití odpadů, odstraňování škodlivých emisí jako vedlejších produktů energetického využití odpadů, a čistíren odpadních vod.
Vedle teoretických odvození je kladen důraz na konstrukční a ekologické řešení jednotlivých aparátů a na stanovení jejich hlavních rozměrů. Pozornost je zaměřena na jednotkové operace např. doprava kapalin a plynů, proudění porézní přepážkou, filtrace, gravitační a odstředivé usazování, míchání, fluidizaci, a operace spojené s komplexním čištěním odpadních vod. Poznatky z tohoto předmětu lze uplatnit v řadě průmyslových oborů.
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:

ZÁPOČET: Pro udělení zápočtu je nutná pravidelná a aktivní účast ve cvičení, a úspěšné zvládnutí dvou zápočtových písemek. Každá zápočtová písemka se skládá ze tří příkladů, přičemž za každý příklad je 5 bodů, tj. maximálně 15 bodů z každé písemky. Kritériem úspěšného zvládnutí každé písemky je získání nadpolovičního počtu bodů. Posluchač má u každé písemky možnost jedné opravy. Získané body ze zápočtových písemek si posluchač přenáší ke zkoušce.

ZKOUŠKA: Zkouška probíhá písemnou formou, kdy pomocí 10 otázek (1 otázka = 4 body) jsou vyzkoušeny teoretické znalosti studenta. Maximální dosažitelný počet bodů ze zkoušky je tedy 40.

Maximální celkový dosažitelný počet bodů z předmětu je 70. Hodnocení je pak následující:

64  – 70  A

58 – 63 B

51 – 57 C

44 – 50 D

36 – 43 E

0 – 35 F
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast ve cvičení je kontrolována, přičemž je povolena dvakrát neomluvená neúčast. Přednášky jsou nepovinné.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod, základní fyzikální vlastnosti tekutin, základní rovnice používané v hydraulických pochodech.
2. Průmyslová potrubí.
3. Potrubní soustavy, průmyslové armatury.
4. Čerpání kapalin.
5. Kompresory a vývěvy.
6. Hydraulika porézní přepážky
7. Filtrace, průmyslové filtry.
8. Usazování částic v gravitačním poli.
9. Průmyslová zařízení pro usazování.
10. Flotace, čiření a provzdušňování kapalin.
11. Dělení heterogenních směsí v poli odstředivých sil.
12. Fluidizace a fluidní doprava.
13. Míchání kapalin.
    Cvičení 1. Rozměrová analýza, stanovení základních fyzikálních vlastností suspenzí, hydrostatický tlak.
2. Hydrodynamika, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, Michaudův vzorec.
3. Výpočet tlakové ztráty v potrubí.
4. Návrh průmyslového potrubí a potrubní sítě.
5. Základní parametry porézní přepážky, tlaková ztráta při jednofázovém proudění porézní přepážkou.
6. Tlaková ztráta při dvoufázovém proudění porézní přepážkou.
7. Stanovení filtračních konstant, výpočet doby filtrace.
8. Filtrace na rámovém kalolisu.
9. Výpočet usazovací rychlosti v poli gravitačních sil, výpočet hlavních rozměrů usazováku.
10. Výpočet usazovací rychlosti v poli odstředivých sil, cyklony.
11. Návrh míchacího zařízení, stanovení doby homogenizace.
12. Výpočet příkonu čerpadla, výpočet vhodného průměru potrubí na základě Q-H charakteristiky čerpadla.
13. Specifické otáčky, tlakové ztráty ve výtlačném potrubí, spotřeba elektrické energie.
Literatura - základní:
1. Medek, J.: Hydraulické pochody, 3. vydání, VUT - Vysoké učení techniké, Brno, 2000.
2. Rieger, F., Novák, V., Jirout, T.: Hydromechanické procesy I, Vydavatelství ČVUT, 2005.
3. Rieger, F., Novák, V., Jirout, T.: Hydromechanické procesy II, Vydavatelství ČVUT, 2005
4. Perry, R.H., Green, D.W., Maloney, J.O.: Perry's Chemical Engineer's Handbook, 7th edition, Osbournce-McGraw Hill, 1997.
5. Antaki, G.A.: Piping and pipiline engineering: design, construction, maintanance, integrity, and repair, CRC Taylor & Francis, 2003.
6. Darby, R., Chhabra, Raj. P. : Chemical Engineering Fluid Mechanics, 3rd edition, CRC Press, 2016.
7. Soares, C.: Process Engineering Equipment Handbook, McGraw-Hill, 2002.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-PRI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 8 Povinný 2 1 Z