Termomechanika a dynamika tekutin

Přednášející:

Cvičící:

Anotace:

Přehled dynamiky hydraulických soustav (výpočet transportních ztrát, nestacionární jevy, vodní ráz, hydrodynamické síly). Základy teorie podobnosti, rozměrová analýza, Buckinghamův teorém. Přehled termodynamiky se zaměřením na energetické stroje, parní a plynové turbíny, zvyšování účinnosti (regenerace). Úvod do dynamiky plynů a par (kritický stav, adiabatické proudění beze ztrát i se ztrátami, trysky a difuzory). Přenos tepla vedením a prouděním, základní typy výměníků tepla.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Proudění nestlačitelné tekutiny v proudové trubici. Laminární a turbulentní proudění, hydraulické ztráty.

2. Vynucené a volné nestacionární proudění, hydraulický ráz.

3. Věty o změně hybnostního toku. Základy teorie podobnosti, rozměrová analýza

4. Termodynamika stavových změn, věta o energii. Termodynamické vlastnosti reálných plynů a par.

5. Tepelné diagramy. Vodní pára. Stavové změny ve vodní páře, výpočtové podklady, (tabulky, diagramy, programy).

6. Zákony jednorozměrového proudění stlačitelných tekutin v proudové trubicí, kritická rychlost a kritický stav.

7. Adiabatický výtok plynů a par z nádoby, tryska a difuzor. Průtok se ztrátami, tlaková redukce (škrcení).

8. Oběhy tepelných strojů a motorů, práce a účinnost. Oběhy kompresorů.

9. Plynové turbíny, Ericsonův oběh a jeho modifikace.

10. Parní turbíny na přehřátou a sytou páru, Clausiův-Rankineův oběh. Přihřívání expandující páry.

11. Zvyšování účinnosti parních turbín, Carnotizace oběhu regenerací. Oběhy s nevratnou expanzí.

12. Paroplynové oběhy. Vedení tepla, Fourierův zákon, Fourierova-Kirchhoffova rovnice, stacionární případy

13. Tepelná konvekce, bezrozměrové parametry, kriteriální rovnice. Složené případy sdílení tepla.

14. Rekuperační, regenerační a směšovací výměníky tepla.

Osnova cvičení:

1. Hydraulické soustavy, třecí a lokální ztráty.

2. Nestacionární průtok potrubím se ztrátami, vliv regulačních ventilů na tlakové diference.

3. Měření rychlosti proudění, průtoku, tlakových diferencí a ztrátových součinitelů (laboratorní cvičení).

4. Výpočet hydrodynamických sil a momentů. turbínové rovnice.

5. Změny stavu plynů, rovnice izobary v T-s diagramu, kalorimetrická rovnice.

6. Řešení vratných stavových změn ve vodní páře s využitím tepelných diagramů.

7. Výpočetní programy pro vodu a vodní páru (počítačové cvičení).

8. Adiabatický průtok plynů a par proudovou trubicí. průběhy rychlosti, tlaku a hustoty.

9. Proudění v tryskách a difuzorech, Lavalova tryska.

10. Výpočet práce a účinnosti kompresorů a plynových turbín.

11. Práce, výkon a účinnost turbín na přehřátou páru.

12. Oběhy turbín na sytou páru. Práce a účinnost jednoduchého paroplynového oběhu.

13. Vedení tepla složenou stěnou a trubkou, elektrický ohřev vodičů.

14. Prostup tepla rovinnou a válcovou stěnou, zjednodušený výpočet rekuperačního výměníku.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Předpokládá se vydání nových učebních textů

1. Nožička J.: Mechanika a termodynamika. Vydavatelství ČVUT Praha, 1991

2. Nožička, J. ml.: Termomechanika, Vydavatelství ČVUT Praha, 2001.

3. Jirků,S., Klepš,Z., Nožička.,J.:Tabulky pro mechaniku a strojnictví. ČVUT Praha, 1993

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+4

Typ cvičení: s

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Povinný předmět pro obor SE.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Silnoproudá elektrotechnika - elektroenergetika- strukturované studium (povinný předmět)