Heat Transfer Processes (FSI-KTP-A)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.  
Garantující pracoviště: ÚPI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:

Účel a cíle výuky předmětu "Tepelné pochody" jsou následující:
- Poskytnout studentům základní teoretické znalosti z dané oblasti
- Získané znalosti mají přímou návaznost na řešení praktických problémů
- Naučit studenty orientovat se v odborné literatuře, především zahraniční
- Zaměřit se na dokonalé zvládnutí základních zákonitostí a porozumění dané problematice.
Výstupy studia a kompetence:
Posluchači si uvědomí, proč je třeba disponovat znalostí teorie. Teoretické znalosti jsou potřebné pro výpočty aparátů. Vhodným propojením aparátů se realizuje proces tak, aby vyhovoval současným prioritám, jako jsou ochrana životního prostředí a ekologie, snižování energetické náročnosti a redukce škodlivých emisí, popř. ekonomický provoz. Vzhledem ke skutečnosti, že předmět je prezentován v angličtině, je ve výuce předmětu zastoupena i výuka tohoto jazyka.
Prerekvizity:

Základní znalosti z prvního stupně studia.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět "Tepelné pochody" je jedním ze základních předmětů oboru "Procesní inženýrství" s důrazem na energetiku. Je zaměřen na řešení systémů, v nichž převládá přenos tepla. Aby se zajistily současné priority, jako jsou ochrana životního prostředí a ekologie, snižování energetické náročnosti a redukce škodlivých emisí, popř. ekonomický provoz, je třeba vhodným způsobem realizovat proces, v němž aparáty resp. zařízení pro přenos tepla hrají dominantní roli. Z těchto souvislostí vyplývá znalost teorie, zvláště přenosových jevů (přenos energie, hybnosti a hmoty) a schopnost aplikovat teoretické znalosti na výpočet a modelování aparátů. V přednáškách je rovněž obsaženo ekonomické a ekologické hodnocení z hlediska aparátů i procesů v souladu s trendem trvale udržitelného rozvoje. Koncepce předmětu vychází mj. z výukových modulů získaných v rámci mezinárodních projektů na renomovaných světových pracovištích. Předmět je vyučován v anglickém jazyce.
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 udělení zápočtu:
Aktivní účast ve cvičeních a zpracování semestrální práce.

Zkouška:
Hodnocení probíhá ve dvou stupních:
- Písemné testy (bodově hodnocené) a hodnocení semestrální práce. Pokud student obdrží v nejhorším případě známku „E“ z testu i semestrální práce, postoupí k ústní zkoušce.
- Ústní zkouška: Studenti prokazují znalosti na základě porozumění a schopnosti vysvětlit problematiku obsaženou v prezentacích přednášek (nikoliv pouhého memorování) a obhajoby semestrální práce.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Výuka je prováděna v počítačové učebně. Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

  1. Význam tepelných pochodů v procesním inženýrství a energetice, základní teorie

  2. Běžné typy výměníků tepla, volba vhodného typu na základě cílové aplikace

  3. Výměníky tepla se svazkem trubek v plášti

  4. Kompaktní výměníky tepla

  5. Vzduchové chladiče

  6. Dvoufázové proudění v kontextu zařízení na výměnu tepla

  7. Var

  8. Kotle a vařáky

  9. Výparníky a procesní pece

  10. Kondenzátory

  11. Teplonosná média, termoolejový systém

  12. Intenzifikace přenosu tepla

  13. Inovace v oblasti přenosu tepla
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Základní způsoby přenosu tepla
2. Vedení tepla
3. Tlakové ztráty
4. Aproximace a interpolace
5. Tepelná bilance, principy tepelně-hydraulického návrhu a kontroly výměníků
6. Střední teplotní rozdíl, součinitel prostupu tepla
7. Tepelně-hydraulická kontrola výměníku typu "trubka v trubce"
8. Zvětšené povrchy, turbulizátory
9. Pololetní test, zadání semestrálních prací
10. Konzultace semestrálních prací, opakování vybraných vyučovaných témat
11. Konzultace semestrálních prací, opakování vybraných vyučovaných témat
12. Konzultace semestrálních prací, opakování vybraných vyučovaných témat
13. Odevzdání semestrálních prací, zápočet
Literatura - základní:
1. Serth, R. W.; Lestina, T. G.: Process Heat Transfer: Principles, Applications and Rules of Thumb, 2nd ed., Academic Press, Waltham, MA, USA (2014)
2. Kuppan, T.: Heat Exchanger Design Handbook, 2nd ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA (2013)
3. Ledoux, M.; El Hami, A.: Heat Transfer, Volumes 1–4, John Wiley & Sons, Inc., Newark, NY, USA (2021–2023)
Literatura - doporučená:
1. Kakaç, S; Liu, H.: Heat Exchangers: Selection, Rating, and Thermal Design, 3rd ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA (2012)
2. Stephan, P. (ed.): VDI Heat Atlas, 2nd ed., Springer, Berlin, Germany (2010)
3. Green, D. W.; Perry, R. H.: Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 8th ed., McGraw-Hill, New York, NY, USA (2008)
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 6 Povinný 2 1 Z
N-ENG-Z příjezd na krátkodobý studijní pobyt --- bez specializace -- zá,zk 6 Doporučený kurs 2 1 Z