Lopatkové stroje (FSI-LLS)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Ukázat studentům, jaká opatření je třeba přijmout, aby bylo možno realizovat fyzikální záměry v reálném stroji a jak změna podmínek (např. druh pracovní látky, požadovaný výkon, tlak, teplota atd.) ovlivňuje konstrukci daného typu stroje. Na druhé straně je cílem ukázat, jak zvolené konstrukční provedení určuje vlastnosti a charakteristiky stroje.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět umožňuje studentům získat znalosti o inženýrském využívání fyzikálních zákonů pro konstrukci a užití velké skupiny strojů. Na druhé straně ukáže, jaké prostředky musí inženýr využívat, aby dosáhl co nejlépe cílů, které vyplývají z uživatelské a ekonomické potřeby.
Prerekvizity:
Základy termomechaniky a energetiky.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět má seznámit studenty s aplikací základních fyzikálních zákonů především z hydromechaniky a termomechaniky při návrhu a využití velké skupiny strojů. Podstatou těchto strojů je přeměna tepelné, tlakové nebo potenciální energie na kinetickou energii proudu tekutiny a přenos této energie na rotor stroje a obráceně. Z toho vyplývá, že podstatnou částí studia je interakce reálné proudící tekutiny s obtékanými nebo protékanými tělesy. Vzhledem k velké rychlosti proudící tekutiny jsou relativně malými stroji dosahovány velké výkony. Lopatkové stroje se používají ve velkém množství aplikací a velmi širokém rozsahu pracovních podmínek. Výklad fyzikálních principů je průběžně spojován s konstrukcí lopatkových strojů.
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:

Course-unit credit requirements: Credit: Active participation in the exercise. The ability to solve assigned problems is verified. Solving the credit problem is a condition for obtaining course-unit credit.

Exam: The knowledge acquired during the entire semester is tested.
The exam has a written part and a conditional oral part.
The final evaluation is composed of the results of the credit and the exam.

 
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Zápočtová písemka.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška

1. Úvod do lopatkových strojů
2. Základní rovnice lopatkových strojů
3. Tvary lopatek a průtočných částí lopatkových strojů
4. Aerodynamika profilových mříží
5. Vnitřní ztráty lopatkových strojů a jejich vliv na návrh lopatkového stroje
6. Využití podobnosti lopatkových strojů při návrhu lopatkového stroje
7. Turbočerpadla
8. Ventilátory
    Cvičení

Obsahem cvičení je řešení úloh:


1. Připomenutí některých pojmů z matematiky a jejich aplikace ve fyzice: Parciální derivace; Vektorový počet. Co je tenzor a Rotace vektoru, vírový a nevírový pohyb.


2.  Úlohy na základní energetickou bilanci lopatkových strojů a turbosoustrojí


3. Úlohay na výpočet rychlostních trojúhelníků 


4. Výpočet síly působící na lopatku


5. Výpočty rozložení energie v lopatkovém stroji


6. Výpočet rozložení rychlostí a dalších vyšetřovaných veličin před a za rotorem


7. Návrh tvaru spirálního hrdla a rozbor spirální dráhy; optimální tvary lopatek


8. Návrh lopatky radiálního ventilátoru;  návrh spirálního hrdla ventilátoru


9. Odhad vlastností profilové mříže na základě tvaru profilů;  výpočet parametrů profilové mříže


10. Návrh lopatkové mříže axiálního ventilátoru; výpočet celkových ztrát stupně


11. Výběr vhodného lopatkového stroje podle očekávaných měrných otáček;  návrh provozní charakteristiky ventilátoru


12. Návrh rozměrů rotoru radiálního ventilátoru; nouzový provoz čerpadla


13. Zápočtová písemka
Literatura - základní:
1. ŠKORPÍK, Jiří. Teorie lopatkových strojů. Vydání druhé. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2022. ISBN 978-80-214-6102-4.
3. Kadrnožka, J.: Tepelné turbíny a turbokompresory I, CERM, Brno 2004
5. JAPIKSE, David. Introduction to turbomachinery, 1997. 2. vydání. Oxford: Oxford University Press, ISBN 0–933283-10-5.
Literatura - doporučená:
2. MELICHAR, Jan, BLÁHA, Jaroslav, BRADA, Karel. Hydraulické stroje–Konstrukce a provoz, 2002. 1. vydání. Praha: České vysoké učení technické v Praze, ISBN 80–01–02657–4.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-ETI-P prezenční studium TEP Technika prostředí -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-ETI-P prezenční studium FLI Fluidní inženýrství -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z