635-0801/01 – Modelování tepelných procesů (MTP)
| Garantující katedra | Katedra tepelné techniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Dr. Ing. René Pyszko | Garant verze předmětu | prof. Dr. Ing. René Pyszko |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- aplikovat rozměrovou analýzu při řešení technických problémů
- řešit analyticky nebo numericky složitější úlohy transportu tepla
- interpretovat paprskovou algebru při určování indexů směrovosti
- analyzovat jednotlivé mechanismy odvodu tepla při mimopecním zpracování oceli,
plynulém odlévání a řízeném válcování
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Rozměrová analýza. Analytické a numerické řešení tepelných úloh. Určení indexů směrovosti při sdílení tepla zářením. Tepelné procesy při mimopecním zpracování oceli v pánvích. Sdílení tepla při plynulém odlévání oceli. Odvod tepla při válcování.
Povinná literatura:
RÉDR, M., PŘÍHODA, M. Základy tepelné techniky. 1. vyd. Vysokoškolská
učebnice. Praha: SNTL, 1991. 680 s.
DOLEJŠÍ, Z., RÉDR, M.,PŘÍHODA, M.,aj. Plynulé odlévání oceli. 1. díl.
Praha: TEVÚH, 1987, 383 s. 2.díl, 1988, 191 s.
Doporučená literatura:
KUNEŠ, J. Modelování tepelných procesů. Praha, SNTL 1989. 424 s. Časopisy: Hutnické listy, Stahl und Eisen, Ironmaking and Steelmaking.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
písemný test
E-learning
http://katedry.fmmi.vsb.cz/635/;
Průběžně dochází k rozšiřování e-learning prvků do výuky.
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Podobnost, rozměrová analýza, Buckinghamův pí-teorém, Eigensovova, van Driestova formule. Aplikace dimenzionální analýzy. Hustota tepelného toku rovinnou stěnou při povrchové podmínce I. druhu, III. druhu. Součinitel přestupu tepla konvekcí při izotermickém ustáleném turbulentním proudění tekutiny v potrubí. Součinitel přestupu tepla konvekcí při izotermickém nerozvinutém turbulentním proudění tekutiny v potrubí. Teplotní pole v rovinné stěně s vnitřním objemovým tepelným zdrojem při povrchové podmínce I. druhu, III. druhu. Nestacionární teplotní pole v rovinné stěně při povrchové podmínce III. druhu.
Modelování, typy modelování – dělení dle různých hledisek. Matematické modelování. Analogie konvekce v trubce a molekulární difúzí, kritérium Sc, Sh., součinitel přestupu hmoty. Analogie hydrotepelná. Fyzikální modelování. Přibližné modelování. Automodelnost. Rychlostní pole a ztráta tlaku při laminárním proudění a turbulentním proudění.
Stacionární vedení tepla. Kritický poloměr válcové stěny, kritický poloměr izolace. Teplotní pole a tepelný tok kulovou stěnou – povrchová podmínka I. III. druhu. Teplotní pole a tepelný tok rovinnou stěnou při – součinitel tepelné vodivosti je funkcí teploty. Teplotní pole desky a válce při vnitřním objemovém tepelném zdroji. Vedení tepla tyčí nekonečné a konečné délky. Koeficient efektivnosti žebra. Vícesměrné úlohy. Analytické řešení – metoda separace proměnných. Numerické řešení.
Nestacionární vedení tepla. Analytické řešení – metoda separace proměnných. Řešení pro tělesa složitějších tvarů. Numerické řešení, diferenční metoda – explicitní, implicitní, Crankova-Nicolsonova. Stabilita numerické explicitní metody.
Sdílení tepla konvekcí. Analytické řešení.
Sdílení tepla zářením. Index směrovosti – paprsková algebra.
Tepelné procesy při mimopecním zpracování oceli v pánvích. Tepelná bilance, vliv technologických a konstrukčních faktorů.
Tuhnutí a chladnutí oceli při plynulém odlévání. Vliv jednotlivých parametrů na odvod tepla v krystalizátoru. Odvod tepla v sekundární oblasti chlazení.
Odvod tepla při válcování. Význam jednotlivých mechanismů sdílení tepla. Řízené válcování.
Cvičení:
Přehled softwarových nástrojů, které budou použity pro modelování (Excel, Matlab, Visual Basic for Excel, Pascal)
Modely založené na využití analytických řešení:
model teplotního profilu v rovinné, válcové a kulové stěně
modelování kritického poloměru válcové stěny
modelování kritického poloměru izolace
modelování odvodu tepla žebrem
Numerické modely s využitím metody sítí:
Stacionární model teplotního pole 2D objektu
Stacionární model teplotního pole krystalizátorové desky
Stacionární model teplotního pole vícevrstvé stěny pece včetně rohu
Stacionární model teplotního pole válcové stěny
Nestacionární model teplotního pole rovinné stěny
Test: odvození vzorce pro teplotu zadaného typu uzlového bodu
Kontrola splnění řešených příkladů
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.