Termodynamika a mechanika tekutin jaderných elektráren

Vztahy:

Úspěšné absolvování nebo získání zápočtu a nevyčerpání všech zkouškových termínů předmětu 17TEMT je podmínkou zápisu na předmět 17STJE.

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět podává studentům přehled nejdůležitějších vědomostí ze dvou teoretických oblastí důležitých pro konstrukci jaderných reaktorů a jaderných elektráren a to z technické termodynamiky a mechaniky tekutin. Obě fyzikální disciplíny jsou probírány z praktického pohledu tak, aby studenti získali základní představu o problematice, byli schopni základních

teoretických a zjednodušených výpočtů a mohli pak dále prohlubovat základní znalosti v dalších navazujících odborných předmětech.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Uvedení do problematiky, definice základních důležitých pojmů a veličin z oblasti technické termodynamiky. První a druhý termodynamický zákon a jeho význam v energetice. (1 přednáška)

2. Termodynamika ideálního plynu: ideální plyn a jeho vlastnosti, základní vratné a nevratné termodynamické děje, podrobný popis a výpočty cyklů: Carnotova, Braytonova a cyklů spalovacích motorů. (2 přednášky)

3. Termodynamika par a termodynamika vlhkého vzduchu: úvod do termodynamiky par, stavové rovnice reálných látek. IAPWS stavové rovnice, diagramy vody a vodní páry, tabulky vody a vodní páry a jejich použití. Termodynamické děje s parami, Rankin-Clausiův cyklus v různých podobách. Zvyšování termické účinnosti R-C cyklu. Celková účinnost

elektrárny. Vlhký vzduch. (3 přednášky)

4. Uvedení do problematiky mechaniky tekutin, definice základních veličin, popis a vysvětlení základních vlastností tekutin pro proudění, Newtonův zákon, rozdělení tekutin. Hydrostatika: tekutina v tíhovém poli, hydrostatický tlak, výpočet síly působící na plochy, Archimédův zákon. Eulerova rovnice statiky tekutin a její použití. (1 přednáška)

5. Kinematika tekutin: typy popisu proudící tekutiny, základní pojmy a zákonitosti, odvození rovnice kontinuity, potenciální proudění, jeho výpočet a omezení této teorie, využití komplexního potenciálu proudění pro výpočty obtékání základních geometrií. (1 přednáška)

6. Dynamika tekutin: Eulerova rovnice dynamiky tekutin, Navier-Stokesovy rovnice jejich odvození a hraniční podmínky, příklady řešení N-S rovnic, definice turbulentního proudění a jeho popis, základní vlastnosti turbulence, vliv turbulence na vlastnosti proudění, Reynoldsovo podobnostní číslo, hydraulický průměr. (1 přednáška)

7. Teorie jednorozměrného proudění: redukce dimenzionality, rovnice 1D proudění: Bernoulliova, Euler-Lagrangeova a jejich odvození, význam a použití, ztrátová energie, tlakové ztráty, výpočty s tlakovými ztrátami, využití tlakových ztrát pro výpočet rychlostního profilu v potrubí (1 přednáška)

8. Použití 1D proudění pro výpočty, měření a další aplikace: výtok z nádoby, měření průtoku, Prandtlova a Pitottova trubice, nestacionární proudění, rotující kanál a jeho aplikace v odstředivém čerpadle, čerpací zařízení a měrná energie čerpadla, Q-H charakteristika a její použití pro návrh čerpadla pro potrubí, Integrální věta o změně hybnostního toku a

její použití pro výpočty (3 přednášky)

9. Obtékání těles, mezní vrstvy a problematika jejího odtržení, výpočet síly působící na obtékané těleso (1 přednáška)

Osnova cvičení:

Cíle studia:

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] Smits J.A.: A Physical Introduction to Fluid Mechanics, Princeton, New Jersey, USA, 2014

Doporučená literatura:

[3] Hejzlar R.: Mechanika tekutin, Vydavatelství ČVUT, Praha, 2001

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

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Jaderné inženýrství - Jaderné reaktory (PS)