Konstrukce procesních zařízení II (FSI-KKR)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚPI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit posluchače s platnou legislativou zejména v oblasti pevnostních návrhů výměníků tepla a tlakových nádob dle PED 2014/68/EU. Cílem předmětu je schopnost navrhnout tlaková zařízení v souladu s touto směrnicí. Pro její splnění je nezbytná praktická i teoretická příprava (teorie skořepin, výpočty ocelových konstrukcí a znalost norem) studentů, tak, aby byli schopni samostatně a správně navrhovat procesní zařízení.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět umožňuje posluchačům získat základní přehled o používaných normách a softwarech pro návrh aparátů, potrubních sítí a ocelových konstrukcí. Posluchači se naučí samostatně řešit základní výpočtové problémy a na základě analýz posoudit vhodnost konstrukčního návrhu. Seznámí se s výpočtovými programy Sant´Ambrogio a Visual Vessel Design, které jsou v praxi používány ke kontrolním výpočtům tlakových aparátů dle nejpoužívanějších norem.
Prerekvizity:
Základní znalosti z pružnosti a pevnosti, mechaniky a nauky o materiálu.
Obsah předmětu (anotace):
Podmínkou pro bezpečný a ekonomický návrh procesních zařízení je kvalitní statický výpočet poměrných deformací a napětí procesních zařízení namáhaných v provozních podmínkách. Studenti se naučí používat základní výpočtové metody. Dále se podrobněji seznámí s legislativou a jejím vývojem od minulosti k současnému stavu. Velká pozornost je věnována evropským normám pro návrh netopených tlakových nádob ČSN EN 13445 a často používané normě v této oblasti ASME BPVC. Ve cvičení studenti provedou pevnostní výpočty aparátů jak ručně tak i s využitím výpočtových softwarů Sant´Ambrogio a Visual Vessel Design, které jsou k těmto účelům v praxi běžně používány. Dále se seznámí se zásadami při návrhu ocelových konstrukcí.
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:
Pro udělení zápočtu je nutná aktivní účast ve cvičeních, vypracování semestrálního projektu a jeho obhájení. Zkouška pak sestává z písemné a ústní části, při které musí posluchač prokázat teoretické i praktické znalosti.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast ve výuce je kontrolována. Při zameškaném cvičení je nutné doplnit písemný elaborát, který je nutné předložit ke kontrole.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Úvod do problematiky výpočtu a konstruování procesních zařízení.
Normy pro tlakové nádoby, přechod na normy Evropského společenství, PED 2014/68/EU.
Technické požadavky normy ČSN EN 13445.
Struktura a činnost dozorných orgánů pro dohled nad vyhrazenými zařízeními.
Rozbor návrhu aparátů dle ČSN EN 13445 a ASME BPVC.
Doplňující normy pro návrh aparátů.
Srovnání nejpoužívanějších norem ve světě.
Konstrukční zásady při navrhování aparátů.
Návrh ocelových konstrukcí.
Návrh a výpočty přírubových spojů
Stabilita skořepin.
Použití metody konečných prvků.
    Cvičení s počítačovou podporou Ve cvičení bude probíhat procvičování přednesené látky na praktických příkladech. Studenti jsou rozděleni do týmů, ve kterých řeší komplexní pevnostní návrh daných zařízení od prvotního zadání, přes ruční výpočty dle norem, kontrolu vlastních ručních výpočtů komerčními softwary po zpracování výkresové dokumentaci k navrženému zařízení. Ve cvičeních studenti prezentují a obhajují dosažené výsledky.
Literatura - základní:
1. R. K. Sinnott, G. Towler, and R. K. Sinnott, Chemical engineering design, 5. ed. Amsterdam: Elsevier, 2009.
2. S. Chattopadhyay, Pressure vessels: design and practice, 3rd ed. Boca Raton: CRC Press, 2005.
3. R. W. Nichols, Pressure Vessel Enineering Technology, vol. 1971. London: Applied Science Publisher.
4. Český normalizační institut, ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA, Netopené tlakové nádoby, ČSN EN 13445. 2015.
5. G. A. Antaki, Fitness-for-service and integrity of piping, vessels, and tanks: ASME code simplifed. New York: McGraw-Hill, 2005.
6. G. F. Hewitt, Ed., Heat exchanger design handbook, 1998. New York: Begell House, 1998.
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 L