Detail předmětu
Přenos tepla a látky
FSI-9PTL Ak. rok: 2024/2025 Celoroční semestr
Základy přenosu tepla vedením, 1D stacionární vedení tepla s vnitřními zdroji, žebrované plochy, 1D nestacionární vedení tepla (kapacitní metoda, polonekonečné těleso), složené soustavy. Základy konvektivního přenosu tepla, mezní vrstvy, přenos hmoty, odparné chlazení, podobnost mezi přenosem tepla a hmoty, vstupní úseky potrubí, plně vyvinutý režim proudění, turbulence. Nucená a přirozená konvekce, var, kondenzace. Základy přenosu tepla zářením, přenos tepla zářením mezi dvěma šedými telěsy, mezi třemi a více povrchy. Záření plynů. Prostup tepla. Základy tepelných výměníků. Metoda NTU-efektivnost pro tepelné výměníky.
Jazyk výuky
čeština
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Základy proudění (laminární a turbulentní) a základy termomechaniky.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Zkouška se bude skládat z písemné zkoušky a z hodnocení semestrálních testů.
Protože účast na přednáškách není pro studenty povinná, prezence při výuce nebude kontrolována.
Učební cíle
Cílem kurzu je seznámit studenty se základními mechanizmy přenosu tepla vedením, konvekcí a zářením a s kombinovanými mechanizmy. Kurz poskytne studentům základní vědomosti o tom, zda v daném zařízení je reálné odvést či přivést určité množství tepla, které daný proces potřebuje a za jakých podmínek to lze realizovat. Seznámí je rovněž s metodami jak intenzifikovat přenos tepla.
Studenti se naučí přesně definovat úlohy, jejich okrajové a počáteční podmínky a korektní termofyzikální parametry. Naučí se používat bezrozměrovou analýzu.. Dokáží řešit konkrétní problémy, např. chlazení palivových článků, žebrovaných trubek či válců spalovacích motorů, promrzání země, chlazení lopatek turbin, chlazení a ohřev tekutin v různých systémech, spočíst např. množství kondenzátu na trubkách, ohřev zářením jak v obytných místnostech tak ve spalovacích komorách a mnoho dalších problémů.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program D-KPI-P: Konstrukční a procesní inženýrství, doktorský, doporučený kurs
Program D-ENE-K: Energetické inženýrství, doktorský, doporučený kurs
Program D-KPI-K: Konstrukční a procesní inženýrství, doktorský, doporučený kurs
Program D-ENE-P: Energetické inženýrství, doktorský, doporučený kurs
Typ (způsob) výuky
Přednáška
20 hod., nepovinná
Osnova
1. Bilanční energetické rovnice. 1D stacionární vedení tepla. Rovinná stěna, válec, koule. Okrajové podmínky: teplota povrchu, tepelný tok, teplota okolí. Vedení tepla s vnitřními zdroji.
2. Kondukčně konvektivní systémy. Rozšířené povrchy: žebra, tyče, lopatky. Kruhová žebra (žebra na válcovém povrchu, různý tvar žebra – obdélníkové, trojúhelníkové, parabolické).
3. Nestacionární vedení tepla (ohřev, ochlazování) pomocí kapacitní metody.
4. Vícerozměrné nestacionární vedení tepla. Grafické řešení. Nestacionární vedení tepla v polonekonečném tělese.
5. Nucená konvekce při vnějším proudění. Tepelná a koncentrační mezní vrstva laminární a turbulentní. Turbulence. Přenos tepla při obtékání těles. Obtékání těles různých tvarů. Trubkové svazky.
6. Nucená konvekce při vnitřním proudění. Hydrodynamický a tepelný vstupní úsek potrubí. Konstantní teplota povrchu, konstantní tepelný tok povrchem. Plně vyvinutý režim.
7. Přirozená konvekce na horizontálním, vodorovném a skloněném povrchu. Vertikální a skloněné kanály. Dutiny.
8. Kondenzace kapaliny. Var ve velkém objemu. Křivka varu. Kritické tepelné toky. Konvektivní var.
9. Přenos tepla zářením. Úhlový faktor. Vztahy reciprocity. Koncept radiozity a iradiace. Koncept odporových sítí.
10. Přenos tepla zářením mezi třemi a více povrchů černých a šedých. Refraktory – adiabatické povrchy.