Výměníky tepla (FSI-LVT)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem je seznámení se všemi aspekty tepelného, pevnostního a hydraulického (aerodynamického) návrhu výměníků tepla.
Výstupy studia a kompetence:
Posluchači získají pokročilé znalosti řešení inženýrských úloh v oblasti návrhů výměníků tepla. Student získá praktické dovednosti v oblasti tepelného návrhu výměníků, výpočtu tlakových ztrát a pevnostních výpočtů. Tyto znalosti budou využitelné v oblastech energetiky, teplárenství, vytápění, klimatizací, regenerace tepla, chemického a procesního inženýrství, mohou být uplatněny ve výrobních podnicích, u investorů i u provozovatelů.
Prerekvizity:
Termomechanika (6TT), Spalovací zařízení a výměníky tepla (LSZ), Přenos tepla a látky (IPT)
Obsah předmětu (anotace):
Obsahem kurzu je stručné shrnutí základních prerekvizit, práce se standardizací TEMA a její využití při základním designu výměníků, detailní návrh svazkového výměníku tepla (geometrie trubek, přepážek, analýza proudů v plášti), vibrace vyvolané průtokem v plášti (předpověď, kritéria závažnosti, vliv na návrh), výpočet tlakových ztrát, pevnostní výpočet, vliv provozu výměníků (koroze, zanášení) na návrh výměníků. Další náplní budou základní principy při návrhu výměníků se změnou fáze (kondenzátory, reboilery). Zvláštní pozornost bude věnována základním návrhům parních generátorů jaderných elektráren. V neposlední řadě budou posluchači seznámeni se základním návrhem dalších typů výměníků – deskové výměníky a regenerační výměníky.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, kde budou studenti seznámeni s konkrétními postupy výpočtů výměníků. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou udělení zápočtu je aktivita na cvičeních, zpracování semestrální práce a zvládnutí zápočtového příkladu. Zkouška je písemná s možnou ústní korekcí a bude ověřovat znalosti v oblasti teoretické přípravy.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Principy sdílení tepla, typy výměníků
2. Metody návrhu výměníků – LMTD, NTU
3. Standardní svazkové výměníky tepla dle TEMA
4. Základní návrh svazkových výměníků
5. Pokročilý návrh svazkových výměníků
6. Výměníky se změnou fáze – kondenzace
7. Výměníky se změnou fáze – var
8. Hydraulický/aerodymanický výpočet
9. Vibrace a jejich eliminace, pevnostní výpočet
10. Parogenerátory JE
11. Základní návrh deskových výměníků
12. Základní návrh regeneračních výměníků
13. Provoz výměníků – zanášení, koroze
    Cvičení 1. Principy sdílení tepla, typy výměníků
2. Metoda LMTD
3. Metoda NTU
4.-7.Návrh svazkových výměníků
8. Kondenzátor
9. Reboiler
10. Hydraulický/aerodymanický výpočet
11. Pevnostní výpočet
12. Návrh deskéového výměníku
13. Zápočtový test
Literatura - základní:
1. BALÁŠ, Marek. Kotle a výměníky tepla. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2013. ISBN 978-80-214-4770-7.
2. STEHLÍK, Petr, Josef KOHOUTEK a Jan NĚMČANSKÝ. Tepelné pochody: Výpočet výměníku tepla. Brno: VUT, 1991. Učební texty vysokých škol. ISBN 80-214-0363-2.
3. ŠESTÁK, Jiří a Rudolf ŽITNÝ. Tepelné pochody II: výměníky tepla, odpařování, sušení, průmyslové pece a elektrický ohřev. Vyd. 2. V Praze: Nakladatelství ČVUT, 2006c1997, 165 s. ISBN 80-01-03475-5.
4. KUPPAN, Thulukkanam. Heat exchanger design handbook. New York: Marcel Dekker, 2000. Mechanical engineering (Marcel Dekker, Inc.). ISBN 0-8247-9787-6.
Literatura - doporučená:
1. PAVELEK, Milan. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011. ISBN 978-80-214-4300-6.
2. Incropera, F. P., DeWitt, D. P.: Fundamentals od Heat and Mass Transfer. 3rd ed. John Wiley & Sons, New York, 1990.
3. G. F. HEWITT (executive editor): Heat Exchanger Design Handbook 1998, Begell House, New York, 1998.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 Z
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z