Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Termohydraulický návrh jaderných zařízení 2

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17THNJ2 Z,ZK 3 2+1 česky
Přednášející:
Dušan Kobylka (gar.)
Cvičící:
Dušan Kobylka (gar.)
Předmět zajišťuje:
katedra jaderných reaktorů
Anotace:

Předmět uvádí studenty do problematiky mechaniky tekutiní. Nejvýznamnější část věnována základům popisu proudění, definici potřebných veličin a rovnic, tlakovým ztrátám,1D popisu proudění, turbulenci a jejímu vlivu na vlastnosti proudu, mezním vrstvám a odstředivým čerpadlům. V kurzu tak studenti získají základní náhled do problematiky, který je důležitý pro následné další vzděláváná jak v oboru mechaniky tekutin tak v dalších inženýrských oblastech (sdílení tepla, provoz elektráren, konstrukce strojů pro jaderné elektrárny).

Požadavky:

THNJ1

Osnova přednášek:

1. Úvod do předmětu, definice pojmů a veličin

Rozsah: 1 přednáška

Uvedení do problematiky proudění, definice základních veličin v mechanice tekutin (tlak, rychlostní pole, atd.), popis základních vlastností tekutin (např. viskozita, povrchové napětí, atd.), Newtonův zákon, rozdělení tekutin.

2. Hydrostatika

Rozsah: 2 přednášky

Hydrostatický tlak, Archimédův zákon, výpočet síly působící na plochy rovinné i zakřivené, odvození Eulerovy rovnice statiky tekutin a její použití: tekutiny v relativní silové rovnováze, ekvipotenciální plochy.

3. Kinematika tekutin

Rozsah: 1 přednáška

Základní pojmy (proudnice, vířivost, vírová trubice, cirkulace rychlosti, atd.) a zákonitosti (Helmholtzovy věty, Stokesova věta, atd.), odvození rovnice kontinuity, potenciální proudění (definice, využití komplexního potenciálu proudění pro výpočty, obtékání základních geometrií).

4. Rovnice obecné dynamiky tekutin

Rozsah: 2 přednášky

Základní definice z oblasti dynamiky tekutin, Eulerova rovnice dynamiky tekutin, Navier-Stokesovy rovnice pro nestlačitelné i stlačitelné tekutiny jejich odvození a hraniční podmínky, definice hydraulického průměru, výpočty základních typů proudění (mezi rovinnými deskami, stékání po stěně, atd.)

5. Turbulentní proudění

Rozsah: 1 přednáška

Definice turbulentního proudění a jeho popis v Eulerově i Lagrangeově přístupu, metody popisu a výpočtu turbulentního proudění: Reynoldsovy rovnice a problematika jejich uzavírání, Reynoldsova napětí, turbulentní kinetická energie, základní vlastnosti turbulence, Boussinesquova hypotéza, turbulentní viskozita, vliv turbulence na vlastnosti proudění.

6. 1D proudění a tlakové ztráty

Rozsah: 3 přednášky

Odvození Bernoulliovy rovnice a Euler-Lagrangeovy rovnice, použití rovnic pro výpočty 1D proudění, ztrátová energie, zjednodušení vybraných případů proudění na 1D proudění a jejich řešení: výtoky z nádob různými otvory a kanály, clony, Prandtlova a Pitottova trubice, nestacionární proudění, definice tlakových ztrát, tlakové ztráty místními odpory - součinitelé místních odporů: tvarovky, armatury, apod., místní odpory v jaderných reaktorech (vstup palivových souborů, distanční mřížky, výstup, ?), tlakové ztráty třením: součinitel tření pro různé typy proudění a kanály a jeho určení, tlakové ztráty na urychlení tekutiny, tlakové ztráty hydrostatickým tlakem, výpočty s tlakovými ztrátami, využití tlakových ztrát pro výpočet rychlostního profilu v potrubí (mocninový zákon).

7. Integrální věta o změně hybnostního toku

Rozsah: 1 přednáška

Odvození integrální věty o změně hybnostního toku, použití integrální věty o změně hybnostního toku pro výpočty: silového působení tekutiny na kanály, stěny a zakřivené plochy, Peltonovy turbíny, proudových čerpadel.

8. Obtékání povrchu reálnou tekutinou, mezní vrstvy

Rozsah: 1 přednáška

Definice a vznik a typy mezních vrstev, základní vlastnosti mezní vrstvy, výpočet rovinné mezní vrstvy, mezní vrstva při obtékání zakřivené stěny a problematika jejího odtržení, výpočet síly působící na obtékanou stěnu (těleso).

9. Rotující kanál a odstředivé čerpadlo

Rozsah: 1 přednáška

Teorie rotujícího kanálu, rovnice rotujícího kanálu, aplikace v odstředivém čerpadle, čerpací zařízení a měrná energie čerpadla, charakteristika čerpadla (Q-H charakteristika) a jeho návrh pro potrubí.

Osnova cvičení:

Vybrané probírané kapitoly jsou demonstrovány na praktických jednoduchých příkladech, které s pomocí vyučujícího studenti samostatně řeší. Výpočet v kapitolách: hydrostatický tlak, síla kapaliny působící na stěnu, Archimédův zákon, komplexní potenciál proudění, Navier-Stokesovy rovnice, tlakové ztráty, Bernoulliova rovnice, Euler-Lagrangeova rovnice, integrální věta o změně hybnostního toku, čerpací zařízení, prostup tepla stěnou, žebra, teplotní pole v desce s vnitřními zdroji při nesymetrických hraničních podmínkách 3. a 4. druhu, vnější konvekce (přirozená i nucená), vnitřní konvekce, var, sdílení tepla radiací.

Cíle studia:

Znalosti: Studenti získají základní znalosti z oblasti mechaniky tekutin, uplatnitelné zejména při řešení termohydrauliky primárního okruhu a aktivní zóny jaderných reaktorů. Získané obecné vědomosti z oboru jim rovněž usnadní vstup do podrobnějších konstrukčních návrhů i dalších zařízení jaderných elektráren, jako např. tepelné výměníky, čerpadla, apod., a pomohou objasnit jejich provozní charakteristiky.

Schopnosti: Studenti získají orientaci v dané problematice a budou schopni základních konstrukčních výpočtů. Získané znalosti uplatní v další části předmětu THNJ3 a THNJ4 a všech navazujících předmětech zabývajících se tepelnou a hydraulickou problematikou nebo konstrukcí jednotlivých zařízení na elektrárnách i chování a řízení jaderné elektrárny jako celku.

Studijní materiály:

Hejzlar, R.: Mechanika tekutin, Vydavatelství ČVUT, Praha, 2001

Mareš R., Šifner O., Kadrnožka J.: Tabulky vlastností vody a vodní páry podle průmyslové formulace IAPWS-IF97, VUTIUM , 1999, ISBN 80-214-1316-6

Tong, L.S., Weisman, J.: Thermal Analysis of Pressurized Water Reactors, American Nuclear Society, Illinois USA, 1996, ISBN: 0-89448-038-3

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 19. 9. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet2893306.html