Termohydraulický návrh jaderných zařízení 2

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět uvádí studenty do problematiky termohydraulických výpočtů. Postupně se v něm seznámí s mechanikou tekutin a posléze se základy sdílením tepla. V rámci mechaniky tekutin je 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. Studenti tak nabývají znalosti potřebné pro snadné pochopení problematiky konvekce i principech funkce mnohých zařízení jaderných elektráren. V rámci sdílení tepla jsou probírány všechny základní druhy přenosu tepla (kondukce, konvekce a radiace) se zaměřením na oblasti oboru potřebné pro výpočty jaderných reaktorů i ostatních zařízení jaderné elektrárny.

Požadavky:

THN1

Osnova přednášek:

1. Úvod, definice pojmů a veličin a hydrostatika, 2 přednášky

Úvod do proudění, Newtonův zákon, hydrostatický tlak, síla působící na plochy, Eulerova rovnice statiky tekutin a její použití.

2. Kinematika tekutin, 1 přednáška

Základní pojmy, rovnice kontinuity, potenciální proudění, komplexní potenciál proudění.

3. Rovnice obecné dynamiky tekutin a turbulentní proudění, 3 přednášky

Eulerova rovnice dynamiky tekutin, Navier-Stokesovy rovnice, odvození, hraniční podmínky a výpočty základních proudění, turbulentní proudění: Reynoldsovy rovnice a jejich uzavírání, vlastnosti a vliv turbulence na proudění.

4. Tlakové ztráty, 2 přednášky

Tlakové ztráty místními odpory, ztráty třením, na urychlení a hydrostatickým tlakem.

5. Využití 1D přiblížení, 5 přednášek

Bernoulliova rovnice, Euler-Lagrangeova rovnice a jejich použití pro výpočty proudění, odvození a použití integrální věty o změně hybnostního toku, teorie rotujícího kanálu aplikace v odstředivém čerpadle, charakteristika čerpadla.

6. Obtékání povrchu reálnou tekutinou, 1 přednáška

Definice a základní vlastnosti mezní vrstvy, mezní vrstva rovinná i na zakřivené stěně.

7. Úvod do sdílení tepla, 1 přednáška

Základní druhy sdílení tepla, stručná charakteristika a princip, zákon zachování energie.

8. Kondukce, 5 přednášek

Principy kondukce, Fourierův zákon, součinitel tepelné vodivosti, Fourierova diferenciální rovnice vedení tepla a její řešení základní případy teplotních polí a geometrií.

9. Konvekce, 5 přednášek

Princip konvekce, Newtonův vztah, součinitel přestupu tepla, teorie podobnosti a její použití: nucená vnější a vnitřní jednofázová konvekce, přirozená konvekce vnější a ve štěrbinách; dvoufázová konvekce: kondenzace, var, krize varu 1. a 2. druhu.

10. Základy sdílení tepla radiací, 1 přednáška

Princip sdílení tepla radiací, definice veličin a pojmů, základní zákony, radiace plynů.

Osnova cvičení:

Vybrané probírané kapitoly jsou demonstrovány na praktických jednoduchých příkladech, které s pomocí vyučujícího studenti samostatně řeší.

Cíle studia:

Znalosti:

Základní znalosti z oblasti mechaniky tekutin a sdílení tepla, uplatnitelné zejména při řešení termohydrauliky primárního okruhu a aktivní zóny jaderných reaktorů i dalších zařízení jaderných elektráren.

Schopnosti:

Orientaci v dané problematice a schopnost základních konstrukčních výpočtů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

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

2. Hejzlar, R.: Sdílení tepla, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999.

3. Ražnjevič, K.: Termodynamické tabulky, Alfa, Bratislava, 1984.

4. 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:

5. Incropera, F. P., DeWitt D. P.: Introduction to Heat Transfer, John Willey & Sons, New York, 1996, ISBN 0-471-30458-1.

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

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: