Přenos tepla a látky (FSI-9PTL)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Miroslav Jícha, CSc.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty se základními mechanizmy přenosu tepla vedením, konvekcí a zářením a s kombinovanými mechanizmy. Kurz poskytne studentům základní vědomosti o tom, zda v daném zařízení je reálné odvést či přivést určité množství tepla, které daný proces potřebuje a za jakých podmínek to lze realizovat. Seznámí je rovněž s metodami jak intenzifikovat přenos tepla.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti se naučí přesně definovat úlohy, jejich okrajové a počáteční podmínky a korektní termofyzikální parametry. Naučí se používat bezrozměrovou analýzu.. Dokáží řešit konkrétní problémy, např. chlazení palivových článků, žebrovaných trubek či válců spalovacích motorů, promrzání země, chlazení lopatek turbin, chlazení a ohřev tekutin v různých systémech, spočíst např. množství kondenzátu na trubkách, ohřev zářením jak v obytných místnostech tak ve spalovacích komorách a mnoho dalších problémů.
Prerekvizity:
Základy proudění (laminární a turbulentní) a základy termomechaniky.
Obsah předmětu (anotace):
Základy přenosu tepla vedením, 1D stacionární vedení tepla s vnitřními zdroji, žebrované plochy, 1D nestacionární vedení tepla (kapacitní metoda, polonekonečné těleso), složené soustavy. Základy konvektivního přenosu tepla, mezní vrstvy, přenos hmoty, odparné chlazení, podobnost mezi přenosem tepla a hmoty, vstupní úseky potrubí, plně vyvinutý režim proudění, turbulence. Nucená a přirozená konvekce, var, kondenzace. Základy přenosu tepla zářením, přenos tepla zářením mezi dvěma šedými telěsy, mezi třemi a více povrchy. Záření plynů. Prostup tepla. Základy tepelných výměníků. Metoda NTU-efektivnost pro tepelné výměníky.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zkouška se bude skládat z písemné zkoušky a z hodnocení semestrálních testů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Protože účast na přednáškách není pro studenty povinná, prezence při výuce nebude kontrolována.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Bilanční energetické rovnice. 1D stacionární vedení tepla. Rovinná stěna, válec, koule. Okrajové podmínky: teplota povrchu, tepelný tok, teplota okolí. Vedení tepla s vnitřními zdroji.
2. Kondukčně konvektivní systémy. Rozšířené povrchy: žebra, tyče, lopatky. Kruhová žebra (žebra na válcovém povrchu, různý tvar žebra - obdélníkové, trojúhelníkové, parabolické).
3. Nestacionární vedení tepla (ohřev, ochlazování) pomocí kapacitní metody.
4. Vícerozměrné nestacionární vedení tepla. Grafické řešení. Nestacionární vedení tepla v polonekonečném tělese.
5. Nucená konvekce při vnějším proudění. Tepelná a koncentrační mezní vrstva laminární a turbulentní. Turbulence. Přenos tepla při obtékání těles. Obtékání těles různých tvarů. Trubkové svazky.
6. Nucená konvekce při vnitřním proudění. Hydrodynamický a tepelný vstupní úsek potrubí. Konstantní teplota povrchu, konstantní tepelný tok povrchem. Plně vyvinutý režim.
7. Přirozená konvekce na horizontálním, vodorovném a skloněném povrchu. Vertikální a skloněné kanály. Dutiny.
8. Kondenzace kapaliny. Var ve velkém objemu. Křivka varu. Kritické tepelné toky. Konvektivní var.
9. Přenos tepla zářením. Úhlový faktor. Vztahy reciprocity. Koncept radiozity a iradiace. Koncept odporových sítí.
10. Přenos tepla zářením mezi třemi a více povrchů černých a šedých. Refraktory - adiabatické povrchy.
Literatura - základní:
1. M.Jícha, Přenos tepla a látky, CERM Brno,
2. F. P. Incropera, D. P. DeWitt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, , 0
3. F. Kreith, M. S. Bohn: Principles of Heat Transfer
4. Latif M. Jiji: Heat Transfer Essentials, begell house, inc., 2002
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-KPI-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-ENE-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-KPI-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z