Termomechanika (FSI-6TT)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. Ing. František Kavička, CSc.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
V návaznosti na znalosti z příslušných částí fyziky a hydromechaniky
jsou posluchači seznámeni se základy teorie a technických výpočtů v
oblasti termodynamiky a přenosu tepla. Úkolem předmětu je příprava
pro aplikace v teorii a výpočtech strojně-technologické problematiky
oborů slévárenství, tváření, svařování a materiálového inženýrství.
Výstupy studia a kompetence:
Znalost základních výpočtových vztahů, podkladů a postupů při určování
tepelně fyzikálních veličin pracovních látek, řešení tepelných bilancí
materiálových i strojních soustav a zařízení. Schopnost posuzování a
řešení technologických problémů a zařízení z hlediska úspor energií a
materiálů. Základy počítačového modelování pro optimalizaci technologických procesů.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Úvod do technické termodynamiky. Základní stavové veličiny pracovní
látky. Rovnice stavu ideálního plynu. Směs ideálních plynů.
1. zák.termodynamiky- teplo, práce, vnitřní energie, entalpie.
2. zák.termodynamiky, entropie. Vratné a nevratné děje ideálních plynů. Teoretické základy tepelných cyklů. Termodynamika par. Energetické
veličiny páry a kapaliny, parní tabulky, diagramy. Clausiova-
Clapeyronova rovnice. Termodynamické děje v parách. Termodynamika
vlhkého vzduchu. Určovací veličiny, tabulky, i-x diagram. Izobarické úpravy vzduchu, odpařování z volné hladiny, psychrometr.
Termodynamika proudění plynů a par. Adiabatické proudění dýzami.
Cykly plynových a parních tepelných strojů a zařízení. Kompresory.
Základy přenosu tepla. Stacionární a nestacionární přenos tepla vedením,
vnitřní zdroje. Přenos tepla konvekcí, termokinetická podobnost. Prostup
tepla, výměníky tepla. Přenos tepla zářením. Sálání uvnitř uzavřené
soustavy.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Řádné absolvování cvičení je povinné. U výuky na PC je kontrolováno vyřešení zadných úloh v průběhu cvičení. Základní výpočtová forma
cvičení je na konci semestru uzavřena bodovaným testem. Obsah a
podmínky splnění testu, případně jeho opakování, stanoví učitel skupiny
nejpozději 2 týdny před jeho absolvováním. Zkouška je písemná a ústní
konaná v jednom dni. Součástí písemné části je výpočtové řešení příkladů
s použitím kapesního kalkulátoru. Při hodnocení studenta přihlédne
zkoušející k výsledku bodovacího testu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 4 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  10 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení na počítači  4 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Základní pojmy. Stavová rovnice ideálního plynu. Směs ideálních plynů.
1. zákon termodynamiky-teplo, práce, vnitřní energie, entalpie.
Vratné děje ideálních plynů-výpočet a znázornění v p-v diagramu.
Tepelné cykly. Carnotův cyklus. 2.zákon termodynamiky. Entropie.
Nevratné děje. Stavová rovnice Reálných plynů a par, energ. veličiny.
Termodynamika par. Claus.-Clapeyronova rovnice. Termodynamické děje.
Termodynamika vlhkého vzduchu.Izobarické úpravy vzduchu, i-x diagram.
Termodynamika proudění plynů a par. Adiabatické proudění dýzami.
Postup při výpočtu dýz. Lavalova dýza. Vliv změny provozních podmínek.
Cykly tepelných strojů plynové a parní. Chladicí zařízení. Kompresory.
Přenos tepla vedením. Řešení DR energie pro stacionární vedení tepla.
Přenos tepla konvekcí. DR přestupu tepla. Termokinetická podobnost.
Prostup tepla. Výměníky tepla-střední teplotní spád, postup výpočtu.
Přenos tepla zářením-základní zákony. Sálání uvnitř uzavřené soustavy.
    Cvičení odborného základu Výpočet stavových veličin ideálního plynu a směsi ideálních plynů.
Energetická bilance uzavřené soustavy-teplo, práce, změny energie.
Výpočet stavových veličin a energií při vratných dějích id. plynu.
Řešení Carnotova cyklu. Změny entropie při vratných dějích id. plynu.
Výpočet rychlostí a průtoku při adiabat. proudění zužující se dýzou.
Rychlosti a průtok při proudění id.plynů a par Lavalovou dýzou.
Stacionární vedení tepla rovinnou a válcovou stěnou.
Výpočet součinitele přestupu tepla a tepelného toku při konvekci.
Stanovení teplosměnné plochy výměníku tepla.
Tepelný tok při sálání mezi obklopujícími se povrchy. Vliv stínění.
    Cvičení na počítači Termodynamické děje par-výpočty, diagramy. Použití PC-program PÁRA.
Termodynamické děje par-výpočty, diagramy. Použití PC-program PÁRA.
Izobarické úpravy vzduchu-výpočty, diagr. Použití PC-program VZDUCH.
Izobarické úpravy vzduchu-výpočty, diagr. Použití PC-program VZDUCH.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N2301-3 prezenční studium Strojírenství a ostatní kovodělná výroba -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
M2301-5 prezenční studium Strojírenská technologie -- zá,zk 6 Povinný 1 3 L
M2301-5 prezenční studium Průmyslový design ve strojírenství -- zá,zk 6 Povinný 1 3 L
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 3 L