Turbíny a turbokompresory (FSI-LT1)

Cílem předmětu je umožnit studentům pochopení základních principů turbín a turbokompresorů tak, aby byly schopni pracovat na jakékoliv úrovni návrhu, výroby a provozu turbín a turbokompresorů.

Výsledkem předmětu je vzdělání studentů v oblasti dynamiky tekutin, větrných turbín, tepelných turbín a turbokompresorů.

Předmět Turbíny a turbokompresory je přímým pokračováním předmětu Lopatkové stroje (LLS). Úvodní část předmětu je věnována dynamice tekutin, která doplňuje teorie lopatkových strojů tak, aby bylo možno komplexně a v kontextu vysvětlit návrh a provoz větrných i tepelných turbín 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  turbín a turbokompresorů, dosahovanými výsledky a výhledy do budoucna.

Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Ověřuje se schopnost řešit zadané úlohy. Podmínkou k získání zápočtu je vyřešení zápočtové úlohy.

Zkouška: Prověřuje se znalosti získané během celého semestru.
Zkouška má písemnou část a podmíněnou ústní.
Závěrečné hodnocení je složeno z výsledků při zápočtu i zkoušce.

Dynamika tekutin:
1. Termodynamické vlastnosti tekutin
1-2.  Škrcení plynů a par
2-3. Machovo číslo a efekty při proudění vysokými rychlostmi
3-4. Proudění plynů a par tryskami
4. Proudění plynů a par difuzory

Turbína a turbokompresory:
5.  Aerodynamika větrných turbín
6. Větrné elektrárny
7.  Termodynamika turbokompresorů
8. Provedení turbokompresorů
9. Termodynamika turbín; Ztráty změnou meridánové rychlosti – teorie kuželového stupně
10-11. Provedení parních turbín
12. Provedení plynových turbín
13. Provedení turbodmychadel

Obsahem cvičení je řešení úloh:

1. Aplikace konstrukce h-s diagramu pomocí teorie porovnávací izobary při termodynamických výpočtech lopatkových srojů

2.  Výpočet axiálního stupně se zkroucenými lopatkami při stlačitelném proudění a uvažování ztrát

3.  Úlohy na parametry rázových vln

4. Výpočet reálné expanze páry v Lavalově trysce a návrh jejího tvaru; výpočet tvaru difuzoru s konstantním gradientem tlaku

5. Úloha na škrcení vodní páry; výpočet ztráty přes labyrintovou ucpávku

6.  Úlohy na výpočet tvaru lopatky větrné turbíny; úloha na výpočet optimálního výkonu větrné turbíny

7. Výpočet přídavných ztrát vícestupňové komprese; výpočet vnitřní účinnosti povrchově chlazeného turbokompresoru

8-9.   Výpočet vnitřní účinnosti kompresoru s mezichlazením; základní termodynamický návrh stupně turbokompresoru

10. Základní výpočet přetlakového stupně parní turbíny

11. Stanovení průtoku pracovní tekutiny jednotlivými větvemi technologického celku

12. Průtok turbínou při změně hmotnostního toku

13. Zápočtová písemka

ŠKORPÍK, Jiří. Teorie lopatkových strojů. Vydání druhé. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2022. ISBN 978-80-214-6102-4.

ŠKORPÍK, Jiří. Tepelné turbíny a turbokompresory: vlastnosti, návrh, provoz a vybrané statě z proudění plynů a par. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2020. ISBN 978-80-214-5847-5.