635-2001/02 – Sdílení tepla a proudění (STaP)
| Garantující katedra | Katedra tepelné techniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Marek Velička, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Miroslav Příhoda, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2014/2015 | Rok zrušení | 2022/2023 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student bude umět:
- ukázat charakteristické vlastnosti kritérií podobnosti
- řešit tlakové ztráty při proudění tekutin
- charakterizovat základní zákony v mechanice tekutin
- řešit jednoduché příklady z oblasti transportu tepla kondukcí, konvekcí a radiací
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Anotace
Teorie podobnosti, kriteriální rovnice. Statika a dynamika tekutin, základní rovnice. Proudění skutečné tekutiny, hydraulické ztráty. Výtok plynu otvory, Lavalova dýza. Přirozený a nucený odvod spalin. Sdílení tepla vedením: analytické a numerické řešení stacionárních a nestacionárních úloh. Sdílení tepla konvekcí: přirozená a nucená konvekce, sdílení tepla mezi tekutinou a tuhým tělesem. Sdílení tepla zářením: základní zákony, radiační vlastnosti těles, výměna zářivé energie mezi tuhými tělesy, záření plynů a jejich směsí.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Dvě bodově hodnocené písemné práce.
E-learning
http://katedry.fmmi.vsb.cz/635/; www.person.vsb.cz;
Průběžně dochází k rozšiřování e-learning prvků do výuky.
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Konstanta podobnosti, kritérium podobnosti (simplex, komplex). Kriteriální rovnice.
2. Základní pojmy při proudění. Fyzikální vlastnosti tekutin. Základní druhy tlaku. Ztrátový tlak. Statika jednoho plynu. Výpočet atmosférického tlaku. Statika dvou plynů rozdílných vlastností. Eulerova rovnice statiky tekutin. Diferenciální rovnice pro tlakovou funkci.
3. Proudění tekutin - rozdělení. Obecná rovnice kontinuity. Rovnice kontinuity pro jednosměrné proudění. Pohybová rovnice Eulerova, substanční derivace. Rovnice Navierova - Stokesova. Rovnice Bernoulliho.
4. Druhy proudění skutečné tekutiny. Reynoldsovo kritérium. Laminární proudění v potrubí. Rychlostní profil. Hagenův - Poiseuilleův zákon. Turbulentní proudění. Mezní vrstva.
5. Hydraulické ztráty - tlaková ztráta, ztrátová výška. Ztráty třením, Darcyho - Weisbachův vztah. Typy drsnosti. Vliv drsnosti na hydraulické odpory. Součinitel tření u kruhového potrubí - 5 oblastí. Místní ztráty.
6. Výtok plynu otvory. Výtok plynu nízkými rychlostmi. Výtok plynu vysokými rychlostmi. Proudění v oblasti vysokých rychlostí. Jednoduchá tryska, Lavalova tryska. Odvození výšky komína.
7. Sdílení tepla - základní způsoby. Základní pojmy při vedení tepla. První Fourierův zákon. Součinitel tepelné vodivosti u plynů, kapalin a tuhých látek. Fourierova rovnice vedení tepla. Součinitel teplotní vodivosti. Podmínky jednoznačnosti.
8. Jednosměrné stacionární vedení tepla jednoduchou a složenou rovinnou a válcovou stěnou při povrchových podmínkách I., II. a III. druhu - teplota a tepelný tok.
9. Vícesměrné stacionární úlohy. Analytické řešení - metoda separace proměnných. Numerické řešení.
10. Nestacionární vedení tepla. Numerické řešení, stabilita, přesnost.
11. Fourierova - Kirchhoffova rovnice pro konvekci tepla. Přestup tepla mezi tekutinou a povrchem tuhého tělesa. Dynamická a tepelná mezní vrstva. Konkrétní hodnoty součinitele k. Využití teorie podobnosti pro řešení konvekčního sdílení tepla. Vliv změny teploty tekutiny na konvekci tepla.
12. Fyzikální základy záření. Základní pojmy. Planckův zákon. Wienův posunovací zákon. Stefanův-Boltzmannův zákon. Lambertův zákon. Radiační vlastnosti. Kirchhoffův zákon.
13. Spektrální radiační vlastnosti. Šedé těleso. Záření mezi tělesy v propustném prostředí. Index směrovosti. Základní pravidla. Záření mezi dvěma rovnoběžnými plochými povrchy, vliv stínění. Záření mezi dvěma zakřivenými povrchy. Záření plynů. Základní zákonitosti. Záření směsi plynů.
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.