Termohydraulický návrh jaderných zařízení 1

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět uvádí studenty do problematiky tepelných výpočtů a návrhů základních termodynamických schémat jaderných zařízení. Studenti se postupně seznamují se základními veličinami a pojmy z technické termodynamiky, základními vratnými i nevratnými termodynamickými ději a cykly s ideálním plynem. Hlavní těžiště předmětu je následně věnováno termodynamice par: základním vratným i nevratným dějům s parami a Rankin-Clausiovu cyklu. Podrobně jsou rovněž rozebrány různé metody zvyšování účinnosti Rankin-Clausiova cyklu. Závěr předmětu se věnuje termodynamice směsí plynů a vlhkému vzduchu.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod do předmětu, definice pojmů a veličin

Rozsah: 1 přednáška

Uvedení do problematiky, používaná literatura, začlenění předmětu do studia a návaznost na jiné předměty, motivace studentů, definice základních důležitých pojmů a veličin z oblasti technické termodynamiky (entropie, tepelná kapacita, entalpie, fázový diagram, ?)

2. Termodynamické zákony, termodynamické diagramy

Rozsah: 2 přednášky

První termodynamický zákon a jeho význam v energetice, různé zápisy 1. termodynamického zákona a jejich použití při výpočtech, 2. termodynamický zákon a jeho význam při konstrukci tepelných strojů, pracovní diagram, tepelný diagram, h-s diagram, jejich význam, popis a použití, definice a výpočty prací (tlaková, objemová, cyklu).

3. Termodynamika ideálního plynu

Rozsah: 3 přednášky

Definice a základní vlastnosti ideálního plynu a jeho stavová rovnice. Základní vratné a nevratné termodynamické děje (izochorický, izobarický, izotermický, izoentropický a polytropický), expanze plynu na turbíně a komprese v kompresoru (definice, výpočty stavových veličin, předaná tepla a práce). Termodynamické cykly: přímé, obrácené, definice účinnosti cyklu. Podrobný popis a výpočty cyklů: Carnotova, Braytonova a cyklů spalovacích motorů.

4. Termodynamika par

Rozsah: 6 přednášek

Úvod do termodynamiky par a jejich stavové rovnice. Diagramy vody a vodní páry: tepelný, pracovní a Molliérův, jejich popis, konstrukce a význam, definice veličin a pojmů (suchost, mokrá pára, mezní křivka, ?). Tabulky vody a vodní páry a jejich použití. Základní vratné a nevratné termodynamické děje s parami (izochorický, izobarický, izotermický, izoentropický, směšování par, škrcení, ?). Rankin-Clausiův cyklus s přehřátou i sytou parou (popis, význam v energetice, výpočty) a zvyšování jeho termické účinnosti (zejména regenerace, mezipřihřívání, binární oběhy a teplárenství. Návrh a optimalizace reálných Rankin-Clausiových cyklů.

5. Termodynamika směsí a vlhký vzduch

Rozsah: 1 přednáška

Termodynamika směsí plynů (výpočet stavových veličin, stavová rovnice). Vlhký vzduch: definice, vlhkost, výpočet entalpie, Molliérův diagram vlhkého vzduchu. Význam vlhkého vzduchu ve výpočtech v energetice.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti: podrobné znalosti termodynamiky ideálního plynu a zejména termodynamiky par (základní děje i termodynamické cykly). Podrobné znalosti Rankin?Clausiova cyklu a metod zvýšení jeho účinnosti a optimalizace termodynamických schémat elektráren.

Schopnosti: orientace v dané problematice, uplatnění získaných znalostí v dalších částech předmětu THN (2 a 3) a všech navazujících předmětech zabývajících se termomechanikou, konstrukcí jednotlivých zařízení na elektrárnách i chování a řízení jaderné elektrárny jako celku.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. Kobylka, D.: Technická termodynamika s řešenými příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha 2016, ISBN 978-80-01-05902-9

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

Doporučená literatura:

1. Kadrnožka, J.: Tepelné elektrárny a teplárny, SNTL, Praha, 1984

2. Sazima M., Kmoníček V., Schneller J., a kol.: Teplo, SNTL, Praha, 1989

3. Nožička J., Adamec J., Váradiová B.: Termomechanika - Sbírka příkladů, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002

4. Sonntag E.R., Wylen G.J.V.: Introduction to Thermodynamics: Classical and Statisctical, John Wiley & sons, 1971, ISBN: 0-471-81365-6

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS jaderné inženýrství B (povinný předmět oboru)
• BS Jaderné inženýrství C (povinný předmět oboru)