Tepelné turbíny a turbokompresory (FSI-LT1)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je umožnit studentům pochopení základních principů, ale i podrobností jevů, které jsou spojeny s transformací tepelné nebo tlakové energie na mechanickou a obráceně, hledání konstrukčních a dalších opatření k využití žádoucích jevů a k potlačení nežádoucích jevů.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti porozumí podrobnějším teoriím a jejich využívání při návrhu a konstrukci tepelných turbin a turbokompresorů, naučí se provádět výpočty a projekční návrhy tepelných schémat s tepelnými turbinami, termodynamické a pevnostní výpočty a konstrukci stupňů tepelných turbin a vícestupňových parních a plynových turbin a turbokompresorů.
Prerekvizity:
Základy termomechaniky a energetiky.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět Tepelné turbiny I prohlubuje znalosti základních fyzikálních jevů a procesů při transformaci tepelné nebo tlakové energie na práci a obráceně při transformaci práce na tepelnou a tlakovou, získané v předmětu Lopatkové stroje. Studium vychází z poznání principů a vlastností přímých a nepřímých tepelných oběhů v pracovních látkách se změnou skupenství a bez změny skupenství. Dostatečná pozornost je věnována studiu jevů a konstrukčních možností k dosažení co nejvyšší účinnosti a spolehlivosti parních turbin, plynových turbin 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 turbin a turbokompresorů, dosahovanými výsledky a výhledy do budoucna.
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:
Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Prokazování souběžného studia odpřednášené látky a snahy o využití poznatků z přednášek při řízené aplikaci na jednoduché úlohy v oblasti návrhu funkčních částí lopatkových strojů. Úspěšné zpracování zápočtové písemky.

Zkouška: Prověřuje se znalost využívaných fyzikálních zákonů a jejich aplikace v jednotlivých typech lopatkových strojů. Konstrukční řešení základních funkčních součástí lopatkových strojů a souvislost konstrukčního provedení a užitých vlastností těchto strojů. Vztah pracovních podmínek lopatkových strojů a jejich konstrukčního řešení.
Zkouška je písemná případně ústní.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Zápočtová písemka.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Tepelné turbíny a turbokompresory (úvod).
2-3. Polytropická expanze v tepelné turbíně; Polytropická komprese v kompresoru; Celková energetická bilance stupně (včetně ventilační ztráty) a účinnost skupiny stupňů.
4. Termodynamické vlastnosti pracovních látek; Aerodynamika lopatkových mříží ve stlačitelném proudění.
5-6. Návrh stupně s přihlédnutím k prostorovému charakteru proudění.
7. Škrcení plynů a par; Efekty při proudění vysokými rychlostmi.
8. Proudění plynů a par tryskami. Proudění plynů a par difuzory.
9. Parní turbína v technologickém celku.
10. Turbokompresor v technologickém celku.
11. Plynová turbína v technologickém celku.
12-13. Strojní části tepelných turbín a turbokompresorů.
    Cvičení 1-2. Výpočty tepelných oběhů.
3-7. Řešení úloh spojených s prostorovým prouděním ve stupni lopatkového stroje.
8-9. Výpočty spojené s problematikou stlačitelného proudění.
10-11. Výpočty tepelných schémat parní turbíny.
12. Řešení úloh spojených s problematikou turbokompresorů.
13. Řešení úloh spojených s problematikou plynových turbín.
Literatura - základní:
1. KOUSAL, Milan. Spalovací turbíny, 1980. 2. vydání, přepracované. Praha: Nakladatelství technické literatury, n. p.
2. Kadrnožka, J.: Tepelné turbíny a turbokompresory, Cerm, Brno, 2004
4. Kadrnožka, J.: Plynové turbiny a turbokompresory, VUT Brno, 1986
6. M. Boyce, Gas turbine Engineering Handbook, third edition, 2006, ISBN -13: 978-0-7506-7846-9.
7. D. Japkise, Centrifugal Compressor Design and Performance, 1996, ISBN 0-933283-03-2.
8. Alexander S. Leyzerovich, Steam Turbines for modern Fossil-Fuel power Plant, The Fairmont Press, Inc. 2008
9. HANSEN, Martin. Aerodynamics of wind turbines, 2008. Second edition. London: Earthscan Ltd., ISBN 978-1-84407-438-9.
Literatura - doporučená:
1. Traupel, W.: Thermische turbomaschinen, I, II, Springer-Verlag, Berlin, 1998
2. MATTINGLY, Jack, HEISER, William, PRATT, David, Aircraft Engine Design, 2002. Second edition. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics, ISBN 1-56347-538-3.
2. Cohen H., Rogers, C.: Saravanamutto H., Gas Turbine Theory, 1998
3. Ščeglajev, A., V.: Parní turbiny I, II, SNTL Praha, 1983
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 2 1 L