Tekutinové stroje I (FSI-MS1)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cíl předmětu je příprava posluchače na porozumění hydraulickému návrhu základních částí tekutinového stroje (čerpadla, turbiny) a jejich dalších částí (spirály, rozvaděče), chování strojů při provozních změnách, vzniku kavitace, radiální a axiální síly, charakteristice tekutinového stroje.
Výstupy studia a kompetence:
Student porozumí základním principům kvalitního hydraulického návrhu tekutinového stroje.
Prerekvizity:
Student musí ovládat základy hydromechaniky, zejména část o základních principech práce tekutinových strojů.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na hydraulické návrhy průtočných částí čerpadel a turbin, tj. oběžných kol, spirál, rozvaděčů, seznámení se s chováním strojů při změně provozu, s kavitačními jevy, se vznikem axiální a radiální síly a s jejich eliminací. Je zaměřen na hydraulickou koncepci tekutinového stroje na zadané parametry.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky zápočtu : účast a písemné vypracování zadaných výpočtových postupů u vybraných zadání.
Zkouška se skládá z písemné a ústní části.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná. Příp. neúčast se nahrazuje zadáním zvláštního úkolu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Rozdělení vodních turbin a čerpadel. Základní parametry hydraulických strojů.
2. Chování strojů při změnách provozu. Rychlostní diagramy.
3. Kavitace v hydraulickém profilu strojů.
4. Charakteristiky hydraulických strojů (vodní turbiny, reverzní turbiny, akumulační čerpadla, čerpadla).
5. Koncepce základních druhů vodních turbin.Oběžná kola Kaplanových turbin, Francisových turbin a Peltonových turbin.
6. Spirála a sací trouba přetlakových turbin.
7. Regulační orgány rovnotlakých turbin (Peltonova turbina)
8. Rozdělení čerpadel podle rychloběžnosti, definice součinitele rychloběžnosti, princip práce odstředivého čerpadla, zapojení do hydraulické větve.
9. Odvození vztahu pro měrnou energii oběžného kola, návrh meridiánu, určení hlavních rozměrů, návrh vstupní části oběžného kola s ohledem na kavitaci, kavitační deprese a její měření.
10. Návrh lopatky odstředivého čerpadla v konformním zobrazení, převod do válcových, resp. Kartézských souřadnic.
11. Chování čerpadla při změně otáček a při změně průměru oběžného kola, charakteristiky čerpadel v závislosti na průtoku (měrná energie, kavitační deprese, příkon, účinnost a disipace energie).
12. Návrh spirály odstředivého čerpadla, difuzoru a vratného kola.
13. Axiální a radiální síla, její vznik a vyrovnání.
    Laboratorní cvičení 1. Výpočet hydraulických ztrát v přivaděči daného systému vodní elektrárny. Určení čisté měrné energie vodní turbiny.
2. Určování základních parametrů vodní (přečerpávací) elektrárny, výpočet časových konstant daného hydroenergetického díla.
3. Řešení nestacionárních pochodů ? výpočet přechodné změny tlaku ve spirále a otáček soustrojí.
4. Návrh Francisovy turbiny hydroenergetického systému klasické vodní elektrárny.
5. Návrh hydraulických strojů pro třístrojové uspořádání přečerpávací vodní elektrárny.
6. Návrh Peltonovy turbiny z modelových charakteristik.
7. Návrh meridiálního prostoru oběžného kola odstředivého čerpadla.
8. Návrh lopatek oběžného kola v konformním zobrazení, převod do skutečných souřadnic.
9. Výpočet uložení čerpadla vzhledem ke kavitační depresi.Určení měrné energie čerpadla při stočení oběžného kola v závislosti na průtoku, porovnání s naměřenými hodnotami.
10. Určení disipační energie, výpočet pomocí změřené charakteristiky čerpadla.
11. Výpočet hlavních obrysových rozměrů spirály a hrdla spirály odstředivého čerpadla.
12. Výpočet radiální síly.
13. Výpočet axiální síly, určení namáhání ložisek
Literatura - základní:
1. Nechleba, M.:Vodní turbiny, jejich konstrukce a příslušenství, SNTL, Praha, 1962.
2. Bednář, J.: Malé vodní elektrárny 2 - turbíny. SNTL, Praha, 1989.
3. Čábelka, J.: Využitie vodnej energie I, SVTL,Bratislava,1958.
4. Štoll, J., Kratochvíl, S., Holata, M.:Využití vodní energie, SNTL/ALFA, Praha, 1977
5. Nechleba, M.,Druckmuller, M.: Vodní turbíny I, skripta VUT Brno. Brno 10/1990.
6. Strýček, O.:Hydrodynamické čerpadlá,skripta SVŠT Bratislava,Bratislava, 1988.
7. Bláha, J., Brada, K.: Příručka čerpací techniky, ČVUT Praha,1997.
8. Paciga, A., Strýček, O., Gančo, M.: Čerpacia technika, SNTL/ALFA, Praha,1984.
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 FLI Fluidní inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z