Sdílení tepla v jaderných elektrárnách

Garant předmětu:

Martin Ševeček

Přednášející:

Dušan Kobylka, Sebastian Nývlt, Martin Ševeček

Cvičící:

Dušan Kobylka, Sebastian Nývlt, Martin Ševeček

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět Aplikované sdílení tepla přináší studentům základní vědomosti z oboru sdílení tepla se zaměřením na aplikace

v energetice. Základní pojmy a principy z této oblasti byly zavedeny v předmětu 02TER a tento předmět na něj přímo

navazuje a prohlubuje znalosti posluchačů zejména v oblastech nutných pro porozumění vývinu a odvodu tepla jaderných

reaktorů.

Po úvodní obecnější a přehledové přednášce jsou postupně probírány všechny základní druhy přenosu tepla, a to v pořadí:

kondukce, konvekce a radiace (sálání). Výklad je zaměřen na ty oblasti oboru termokinetiky, které jsou pro výpočty

jaderných reaktorů i ostatních zařízení jaderných elektráren nejpotřebnější. Podrobně je proto probrána zejména kondukce

a konvekce (sdílení tepla při turbulentním a laminárním proudění). Přenos tepla sáláním navazuje na teoretické koncepty

zavedené v teoretických fyzikálních předmětech a rozšiřuje je o postupy a aplikace používané v průmyslové praxi. Na

závěr se předmět věnuje základům sdílení tepla při fázových změnách a zejména při varu.

Požadavky:

K získání zápočtu je potřeba získat do konce semestru minimálně 15 bodů v součtu ze 2 zápočtových prací psaných v polovině a na konci semestru (každá za 15 bodů), přičemž je možné si přilepšit body za aktivitu v hodinách nebo vyřešením bonusových příkladů na doma. Studenti, kteří nejsou přítomni na cvičení, kde probíhá psaní zápočtových testů mají nárok na 1 náhradní termín (mimo výuku, po společné domluvě). Za každou adekvátně neomluvenou neúčast na cvičeních nad 2 absence se 3 body strhávají. Při získání 10-14 bodů na konci semestru má student nárok na opravnou zápočtovou písemku, kdy zápočet získá, pokud v testu dosáhne alespoň 50% úspěšnosti.

Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Zkoušková písemná práce je za 70 bodů a po přičtení všech bodů ze semestru se aplikuje standardní hodnotící škála ČVUT, která stanoví známku z písemné části zkoušky. V případě známek A-E následuje ústní část zkoušky, kde student dostane několik otázek pokrývající látku předmětu. Z ústní části zkoušky vznikne známka, která se zprůměruje se známkou z písemné části (zaokrouhleno nahoru) a tato známka se zapíše jako finální do KOS.

Osnova přednášek:

1. Úvod do sdílení tepla

2. Kondukce

3. Konvekce pro aplikace v jaderné energetice

4. Konvekce při laminárním proudění

5. Konvekce při turbulentním proudění

6. Sdílení tepla sáláním pro aplikace v jaderné energetice

7. Sdílení tepla s fázovou změnou pro aplikace v jaderné energetice

Osnova cvičení:

V rámci cvičení jsou probírány speciální případy řešení Fourierovy diferenciální rovnice vedení tepla pro základní případy

teplotních polí a geometrií: stacionární vedení tepla rovinnou deskou a válcovou stěnou bez vnitřních zdrojů. Dále jsou

vybrané probírané kapitoly demonstrovány na praktických příkladech. Výpočet příkladů: zákon zachování energie, 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:

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Dhar P.L.: Thermal System Design and Simulation, Academic Press, 2017, ISBN 978-0-1280-9449-5

[2] Todreas N.E., Kazimi M.S.: Nuclear systems, volume I, CRC Press, 2012, ISBN 978-1-4398-0887-0

Doporučená literatura:

[3] Hejzlar R.: Sdílení tepla, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999 (dostupné v knihovně)

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Jaderné inženýrství - Jaderné reaktory (PS)