Tepelné procesy v mechatronických soustavách (FSI-RQM)

Akademický rok 2022/2023

Garant:	doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D.
Garantující pracoviště:	ÚMTMB	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
Seznámit studenty s tepelným procesy, které je nutné uvažovat v mechatronických soustavách při jejich návrhu. Využití numerických i experimentálních metod pro objasnění tepelných procesů v mechatronických soustavách zejména elektrických strojů a pohonů.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti budou schopni řešit tepelné procesy v mechatronických systémech. Studenti získají základní znalosti s měřením teploty a proudění vzduchu v mechatronických soustavách.
Prerekvizity:
Základní znalosti programování.
Obsah předmětu (anotace):
Vybrané statě z termomechaniky a přenosu tepla využitelné při popisu tepelných procesů v mechatronických soustavách. Vliv tepelných procesů na efektivnost využití mechatronických soustav.
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:
Pro zápočet je nutné absolvovat všechna cvičení a odevzdat požadovaný počet protokolů a zadaných samostatných úkolů. Zápočet je udělen na základě testu, kde mohou studenti získat až 30 bodů. Zkouška má teoretickou a ústní část, kde studenti získají dalších až 70 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 2 hod.	nepovinná
Laboratorní cvičení	13 × 1 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	Úvod do tepelných procesů v mechatronických systémech Základní vztahy hydraulického výpočtu Tlakové ztráty při proudění Výpočet odporů proudění Metody ventilačního výpočtu Základní vztahy tepelného výpočtu Výpočet tepelných odporů Výpočet součinitele přestupu tepla Metody tepelného výpočtu Komplexní modelování mechatronických soustav Návrh chlazení výkonové elektroniky Metody měření proudění a teploty Moderní přístupy k řešení tepelných procesů v mechatronických soustavách

Laboratorní cvičení	Přehled výpočetních postupů (ukázky praktických výpočtů a měření) Výpočet hydraulických odporu změnou proudění Výpočet hydraulického odporu vlivem ztráty třením Výpočet ventilační charakteristiky axiálních a radiálních ventilátorů Návrh ventilační sítě elektrického stroje, řešení proudění v elektrickém stroji Výpočet tepelných odporů (vedení, sálání, přirozená a nucená konvekce) Výpočet součinitelů přestupu tepla Návrh tepelné sítě elektrického stroje, výpočet oteplení jednotlivých částí Měření průtočného množství dodávaného radiálním ventilátorem užitím tři nezávislých metod Experimentální stanovení vlastností tepelné trubice Měření teploty na experimentálním přípravku statorového vinutí (termočlánek, PT100, HFS) Měření oteplení rotoru stejnosměrného motoru (bezkontaktní měření teploty, termo-kamera, laserový teploměr) Řízení chlazení statorového vinutí synchronního motoru

Literatura - základní:
1. Vlach, R.: Tepelné procesy v mechatronických soustavách. Skripta. VUT Brno, 2009.
2. Yunus, A. Turner, H. Cimbala, J.M. Fundamental of Thermal-fluid Sciences. 3nd edition. McGraff Fill: Anstralia & New Zeland, 2008
3. Idelčik, I.E.: Handbook of Hydraulic Resistance, 3rd Edition, New York, US, 2006.
4. Vlach, R. : Chlazení elektrických strojů, VUT Brno, Brno,2004
5. Hak, J. , Ošlejšek, O. : Výpočet chlazení elektrických strojů , 1.díl. VUES Brno 1973
6. Ondruška, E. , Maloušek, A. : Ventilace a chlazení elektrických strojů točivých. SNTL Praha 1985

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	5	Povinně volitelný	1	1	L
N-IMB-P	prezenční studium	IME Inženýrská mechanika	--	zá,zk	5	Povinně volitelný	2	2	L
N-IMB-P	prezenční studium	BIO Biomechanika	--	zá,zk	5	Povinně volitelný	2	2	L
N-MET-P	prezenční studium	--- bez specializace	--	zá,zk	5	Povinný	2	2	L