Tepelné procesy a výměníky tepla

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

ústav procesní a zpracovatelské techniky

Anotace:

Teoretické základy termodynamických a hydrodynamických výpočtů výměníků tepla a jejich konstrukce. Termodynamické výpočty a konstrukce odparek a sušáren. Tepelné zpracování potravinářských látek a nekonvenční metody ohřevu (přímý ohmický ohřev a ohřev mikrovlnný). S principem jednotlivých procesů a stanovováním procesních charakteristik zařízení se studenti seznámí v rámci laboratorních cvičení v poloprovozní laboratoři ústavu.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Výměníky tepla. Rozdělení a jejich konstrukční uspořádání. Standard TEMA.

2. Tepelné a hydrodynamické výpočty výměníků tepla. Látková, entalpická a exergetická bilance, přestup tepla a tlaková ztráta ve výměníku tepla. Návrhový a kontrolní výpočet výměníku tepla – metoda LMTD, termické účinnosti a Roetzel-Spang (Heat Atlas).

3. Metody řešení diferenciálních rovnic teplotních profilů v trubkových a kompaktních výměnících tepla (Luo, Li, Roetzel). Zonální metoda.

4. Součinitel prostupu tepla. Součinitelé přestupu tepla a tlakové ztráty v deskovém výměníku tepla a trubkovém výměníku tepla (Martin, Bell-Delaware).

5. Fouling ve výměnících tepla. Intenzifikace přenosu tepla (úpravy geometrie teplosměnného povrchu, vířiče, nanočástice).

6. Kompaktní výměníky tepla. Žebrované výměníky tepla. Vliv žebrování.

7. Optimalizace výměníků tepla a jejich sítí (EGM, PINCH)

8. Experimentální měření přestupu tepla a tlakové ztráty výměníku tepla a vytvoření matematického modelu. Experimentální metody měření součinitele přestupu tepla.

9. Přestup tepla při objemovém i konvektivním varu (Chen) a kondenzaci (Nusselt). Ohřev a chlazení vsádek.

10. Odpařování a konstrukce odpařovacích aparátů. Zvýšení bodu varu. Jedno a vícestupňové odpařovací stanice. Metody využití brýdových par (termokomprese, mechanická komprese, tepelné čerpadlo).

11. Sušení a sušící aparáty. Kontaktní, konvektivní a rozprašovací sušení. Sušení v jedno a vícestupňových aparátech. Charakteristiky sušícího prostředí a sušené látky (diagram vlhkého vzduchu, sorpční izotermy).

12. Látkové a energetické bilance sušícího procesu. Matematické modely první a druhé fáze sušení. Modely rozprašování a sušení kapek.

13. Tepelné zpracování potravinářských látek. Nekonvenční metody ohřevu (přímý ohmický ohřev, mikrovlnný ohřev).

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

* Šesták, J. Žitný, R.: Tepelné pochody II, vydavatelství ČVUT (1997)

* Serth, R. W.: Process heat transfer: principles and applications, Elsevier Academic Press (2007)

* VDI Heat Atlas, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2010)

* Standards of the Tubular Exchangers Manufacturers Association, TEMA, New York (2007)

* Elektronické zdroje (ScienceDirect, IOP, SpringerLink, Wiley Online Library)

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: