Přenos tepla a látky (FSI-IPT)

Akademický rok 1999/2000
Garant: doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty se základními mechanizmy přenosu tepla
vedením, konvekcí a zářením a s kombinovanými mechanizmy. Kurz poskytne
studentům základní vědomosti o tom, zda v daném zařízení je reálné odvést
či přivést určité množství tepla, které daný proces potřebuje a za jakých
podmínek to lze realizovat. Seznámí je rovněž s metodami jak
intenzifikovat přenos tepla.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti se naučí přesně definovat úlohy, jejich okrajové a počáteční
podmínky a korektní termofyzikální parametry. Naučí se používat
bezrozměrovou analýzu.. Dokáží řešit konkrétní problémy, např. chlazení
palivových článků, žebrovaných trubek či válců spalovacích motorů,
promrzání země, chlazení lopatek turbin, chlazení a ohřev tekutin v
různých systémech, spočíst např. množství kondenzátu na trubkách, ohřev
zářením jak v obytných místnostech tak ve spalovacích komorách a mnoho
dalších problémů.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Základy přenosu tepla vedením, 1D stacionární vedení tepla s vnitřnímizdroji, žebrované plochy, 1D nestacionární vedení tepla (kapacitnímetoda, polonekonečné těleso), složené soustavy. Základy konvektivníhopřenosu tepla, mezní vrstvy, přenos hmoty, odparné chlazení, podobnostmezi přenosem tepla a hmoty, vstupní úseky potrubí, plně vyvinutý režimproudění, turbulence. Nucená a přirozená konvekce, var, kondenzace.základy přenosu tepla zářením, přenos tepla zářením mezi dvěma šedýmitelěsy, mezi třemi a více povrchy. Záření plynů.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Účast na cvičeních je povinná. Kromě toho je k udělení zápočtu nutné
absolvovat dva písemné testy během semestru (jeden po ukončení vedení
tepla, druhý po ukončení konvektivního přenosu tepla). Pokud se student
nedostaví, musí napsat náhradní testy. Výsledné hodnocení bude provedeno
na základě závěrečné zkoušky a předchozích testů. Testy mají nižší váhu
při stanovení výsledné známky. Obsahem jak testů tak závěrečné zkoušky
jsou pouze příklady. U testů a závěrečné zkoušky je možno použít
literaturu. Závěrečná zkouška obvykle začíná v 8:00 hodin, ukončení
nejpozději v 17:00.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení na počítači  14 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1D stacionární vedení tepla s vnitřními zdroji. Okrajové podmínky.
Kontaktní odpor. Kritická tloušťka izolace. Kondukčně konvektivní
systémy: žebra, tyče, lopatky. Nestacionární vedení tepla. Kapacitní
metoda. Vícerozměrné vedení tepla. Tepelná a koncentrační mezní
vrstvalaminární a turbulentní. Koncept turbulentní difuzi vity. Přenos
tepla při obtékání těles. Trubkové svazky. Impaktní proudy. Přenos látky
-podobnost s přenosem tepla.Chlazení odpařováním kapaliny.Hydrodynamický
a tepelný vstupní úsek potrubí. Teorie podobnosti a její aplikace. Parametrické studie s použitím teorie podobnosti. Záření.
Úhlový faktor. Vztahy reciprocity. Koncept radiozity a iradiace. Koncept
odporových sítí. Obecně orientované 3 a více povrchů černých a šedých.
Refraktory - adiabatické povrchy. Záření plynů.
    Cvičení na počítači Stacionární a nestacionární vedení tepla bez a s vnitřními zdroji 1D a 2D. Parametrické studies použitím programu Conduct. Různé typy okrajové podmínky. Kondukčně konvektivní systémy: žebra, tyče, lopatky.
Nestacionární vedení tepla kapacitní metodou.
Řešení mezních vrstev dynamických a tepelných, aproximace rychlostních a
teplotních profilů různými funkcemi.
Chlazení odpařováním kapaliny. Parametrické studie vlivu různých
parametrů na rychlost odparu.
Nucená konvekce při plně vyvinutém proudění - vliv geometrie na přestup
tepla.
Kondenzace - parametrická studie vlivu fyzikálních parametrů a geometrie
na intenzitu kondenzace.
Aplikace odporových sítí na přenos tepla zářením v prostorách se třemi a
více povrchy. Zadané teploty, zadané tepelné toky.
Záření plynů. Radiačně - konvektivní systémy.
)
Literatura - základní:
2. F. P. Incropera, D. P. DeWitt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, , 0
3. F. Kreith, M. S. Bohn: Principles of Heat Transfer
Literatura - doporučená:
1. M. Jícha: Přenos tepla a látky, , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Technika prostředí -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z
M2301-5 prezenční studium Tepelné a jaderné stroje a zařízení -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z
M2301-5 prezenční studium Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z