Hydraulické pochody (FSI-DHP)

Akademický rok 2020/2021
Garant: doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními zákony a teoriemi klasické a moderní hydromechaniky tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování. Úkolem je, aby si studenti uvědomili, že hydromechanika je teoretickým základem i výsledkem inženýrských disciplin. Dále seznámit se základními konstrukčními principy potrubních systémů a užitím čerpadel a dokázat volit optimální typ zařízení a stanovit jeho hlavní rozměry a parametry.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět umožňuje studentům získat znalosti o vlastnostech tekutin, rovnováze sil v tekutinách za klidu, o pohybu tekutin v silových polích, základech hydraulických strojů. Student se naučí pracovat s čerpadlovou charakteristikou, navrhnout a dimenzovat jednoduché potrubní systémy a vytvářet modely ke studiu vybraných technických problémů. Má dokázat navrhnout konstrukční řešení a hlavní rozměry pro optimální řešení pro daný technologický problém.
Prerekvizity:
Obecné znalosti matematiky a fyziky na úrovni absolvovaných kurzů na FSI. Základní znalosti diferenciálního a integrálního počtu.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět má seznámit studenty se základními zákony a teoriemi mechaniky kapalin a plynů (tekutin) tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování. Získané znalosti jsou předpokladem pro pochopení teoretických základů moderních technických disciplin. Poznatky z tohoto předmětu lze uplatnit v řadě průmyslových oborů.
Metody vyučování:
Přednáška: 13 x 2 hod. Cvičení: 9 x 2 hod. Cvičení s poč. podporou: 4 x 2 hod.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky pro udělení zápočtu : prezence ve cvičeních. Získání klasifikačního stupně E na kontrolní práce v teoretickém cvičení, jejichž termín konání je stanoven na začátku semestru. Pokud tuto podmínku student nesplní, může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku. Absolvování všech úloh v laboratorním cvičení, splnění podmínek průběžné kontroly a odevzdání požadovaných elaborátů. Zkouška: prověřuje znalost zákonů a jejich aplikaci na příkladech. Zkouška se skládá ze tří částí. 1. část: test - zde má student prokázat základní teoretické znalosti z přednášené látky 2. část: příklady - v této části student prokáže schopnosti řešit konkrétní příklady 3. část: ústní - tato část slouží k upřesnění klasifikace, je nepovinná.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast ve výuce je kontrolována.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Úvod, základní pojmy a jednotky. Vlastnosti kapalin.
2. Eulerova rovnice hydrostatiky, Pascalův zákon, hydrostatická rovnováha v relativním prostoru.
3.Výpočet síly na plochy, metoda náhradní plochy, vztlak a plavání těles, metacentrum.
4.Úvod do hydrodynamiky, základní pojmy, metody popisu kontinua. Rovnice kontinuity, Eulerova rovnice hydrodynamiky
5. Bernoulliho rovnice, Věta o změně hybnosti.
6.Jednorozměrné proudění potrubím, předpoklady, rovnice kontinuity, aplikace Bernoulliho rovnice, ztráty v potrubí.
7.Hydrodynamický účinek kapaliny na potrubí. Výtok z nádob,
vyprazdňování nádob.
8.Proudění v otevřených kanálech a žlabech, přepady přelivy. Výtok dlouhým potrubím, hydraulický ráz.
9.Jednorozměrné proudění v rotujícím kanále, Eulerova turbínová věta. Rozdělení čerpadel
10.Hydrodynamická čerpadla, měrná energie, výkon, účinnost, charakteristika. Pracovní bod čerpadla. Spolupráce a regulace hydrodynamických čerpadel.
11.Hydraulické stroje – turbíny, základní rozdělení, výkon, měrná energie, kavitace.
12.Hydrodynamický účinek kapaliny na desku, výpočet Peltonovy turbíny.
12.Experiment, měření hydraulických veličin, tlak, rychlost, viskozita.
13.Teorie podobnosti, podobnostní čísla, PI teorém, měření na modelech.
    Cvičení Cvičení:
Výpočtová cvičení v návaznosti na předchozí přednášky

Cvičení s počítačovou podporou:
Příprava, absolvování a vyhodnocení laboratorních experimentů
Literatura - základní:
1. Rieger, F., Novák, V., Jirout, T.: Hydromechanické procesy I, Vydavatelství ČVUT, 2005.
2. Rieger, F., Novák, V., Jirout, T.: Hydromechanické procesy II, Vydavatelství ČVUT, 2005.
3. Perry, Robert H.: Perry’s chemical engineers’ handbook, McGraw-Hill, New York, 2008
4. Antaki, G. A.: Piping and pipiline engineering: design, construction, maintanance, integrity, and repair, CRC Taylor & Francis, 2003.
5. Janalík J., Šťáva P.: Mechanika tekutin, VŠB Ostrava.
6. Šob, Fr. Hydromechanika. Brno, CERN 2001
7. Fleischner, P., Hydromechanika. Brno, VUT 1981
8. Munson B.,R., Young, D.,F., Okiishi, T., H., Fundamentals of Fluid Mechanics, 2006 John Wiley & Sons, Inc., ISBN 978-0-471-67582-2
9. Cengel, Y., Cimbala, J.,M.,Fluid Mechanics with Student Resources, ISBN 978-0077295462
11. Janalík J.: Vybrané kapitoly z mechaniky tekutin, VŠB Ostrava, 2008.
Literatura - doporučená:
1. Perry, R. H. Chilton, C. H.: Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill, New York 1998
2. Medek, J.: Hydraulické pochody, VUT Brno (2004)
3. Novák, V. - Rieger, F. - Vavro, K.: Hydraulické pochody v chemickém a potravinářském průmyslu, SNTL Praha (1989)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3S-P prezenční studium B-EPP Energetika, procesy a životní prostředí -- zá,zk 5 Povinný 1 2 L