Turbíny a turbokompresory (FSI-LT1)

Cílem předmětu je umožnit studentům pochopení základních principů turbín a turbokompresorů tak, aby byly schopni pracovat na jakékoliv úrovni návrhu, výroby a provozu turbín a turbokompresorů.

Výsledkem předmětu je vzdělání studentů v oblasti dynamiky tekutin, větrných turbín, tepelných turbín a turbokompresorů.

Teorie lopatkových strojů, základy termomechaniky a energetiky.

Předmět Turbíny a turbokompresory je přímým pokračováním předmětu Lopatkové stroje (LLS). Úvodní část předmětu je věnována dynamice tekutin, která doplňuje teorie lopatkových strojů tak, aby bylo možno komplexně a v kontextu vysvětlit návrh a provoz větrných i tepelných turbín a turbokompresorů. Průběžně je poukazováno na souvislosti konstrukční, projekční, provozní, ekonomické a na ekologické dopady. Během studia jsou studenti seznamováni s vývojem znalostních bází a jejich uplatňování v konstrukci tepelných turbín a turbokompresorů, dosahovanými výsledky a výhledy do budoucna.

Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Ověřuje se schopnost řešit zadané úlohy. Podmínkou k získání zápočtu je vyřešení zápočtové úlohy.

Zkouška: Prověřuje se znalosti získané během celého semestru.
Zkouška má písemnou část a podmíněnou ústní.
Závěrečné hodnocení je složeno s výsledků při zápočtu i zkoušce.

Zápočtová písemka.

Dynamika tekutin:
1. Termodynamické vlastnosti tekutin
1-2.  Škrcení plynů a par
2-3. Machovo číslo a efekty při proudění vysokými rychlostmi
3-4. Proudění plynů a par tryskami
4. Proudění plynů a par difuzory

Turbína a turbokompresory:
5-6.  Větrné turbíny
6. Větrné elektrárny
7-8. Termodynamika tepelných turbín a turbokompresorů
9-10. Turbokompresory
10. Provoz a zapojení turbokompresoru v technologickém celku
11. Plynové turbíny a turbodmychadla
12. Provoz plynových turbín a turbodmychadel
13. Materiály a teorie strojních částí lopatkových strojů

Obsahem cvičení je řešení úloh:

1-2. Aplikace konstrukce h-s diagramu pomocí teorie porovnávací izobary při termodynamických výpočtech lopatkových srojů

3-4.  Výpočet axiálního stupně se zkroucenými lopatkami při stlačitelném proudění a uvažování ztrát

5. Úloha na škrcení vodní páry; úlohy na parametry rázových vln

6.  Výpočet reálné expanze páry v Lavalově trysce a návrh jejího tvaru;  výpočet ztráty přes labyrintovou ucpávku

7. Výpočet tvaru difuzoru s konstantním gradientem tlaku

8-9.  Úlohy na výpočet tvaru lopatky větrné turbíny

10. Základní výpočet přetlakového stupně parní turbíny

11. Výpočet přídavných ztrát vícestupňové komprese; výpočet polytropické účinnosti povrchově chlazeného kompresoru

12. Výpočet polytropické účinnosti kompresoru s mezichlazením

13. Zápočtová písemka

ŠKORPÍK, Jiří. Teorie lopatkových strojů. Vydání druhé. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2022. ISBN 978-80-214-6102-4.

ŠKORPÍK, Jiří. Tepelné turbíny a turbokompresory: vlastnosti, návrh, provoz a vybrané statě z proudění plynů a par. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2020. ISBN 978-80-214-5847-5.