635-2032/01 – Sdílení tepla a proudění (STP)
| Garantující katedra | Katedra tepelné techniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Marek Velička, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Marek Velička, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student bude umět:
- řešit základní úlohy a problémy z oblasti přenosu tepla – konvekcí, kondukcí a radiací ve vzájemné interakci s prostředím,
- charakterizovat a použít základní zákony mechaniky tekutin a řešit jednoduché úlohy prodění tekutin,
- využít nabytých znalostí z oblasti numerického modelování v prostředí komerčních SW založených na získaných teoretických znalostech z předmětu.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Sdílení tepla konvekcí, sdílení tepla kondukcí, sdílení tepla radiací. Základní zákony ve sdílení tepla, příklady sdílení tepla.
Základní rovnice statiky a dynamiky tekutin. Tlakové ztráty. Výtok plynu otvory.
Podobnost a modelování ve sdílení tepla a proudění tekutin. Numerické simulace a využití komerčních software na příkladech animací a videí příkladů sdílení tepla.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Písemný test a ústní zkouška.
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou další požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
• Úvod do problematiky sdílení tepla a proudění a mechaniky tekutin.
• Sdílení tepla kondukcí. Teplotní a tepelné pole, gradient teploty. 1. Fouriérův zákon – hustota tepelného toku, tepelný tok, teplo. 2. Fouriérův zákon – nestacionární a stacionární vedení tepla. Joule – Lenzův zákon. Součinitel tepelné vodivosti, součinitel teplotní vodivosti. Podmínky jednoznačnosti úloh vedení tepla a příklady vedení tepla.
• Sdílení tepla konvekcí. Přirozená a nucená konvekce. Součinitel přestupu tepla konvekcí. Kombinovaný konvekčně – kondukční přestup tepla.
• Základy podobnosti systémů – model a dílo. Zákony podobnosti, konstanty (kritéria) podobnosti, kriteriální rovnice. Fyzikální modelování vs. abstraktní modelování a realita.
• Sdílení tepla radiací. Fyzikální podstata radiace a teorie. Radiační vlastnosti. Emisivita. Černé a šedé těleso. Zářivý tok, plošná zářivost. Pět zákonů – Planckův, Wienův, Stefanův- Boltzmannův, Lambertův, Kirchhoffův. Zření mezi tělesy – varianty. Indexy směrovosti. Radiace mezi plynem a povrchem tělesa.
• Vlastnosti tekutin - druhy tlaků, základní zákony ideálního plynu, stlačitelnost, roztažnost, rozpínavost, viskozita, povrchové napětí tekutin, termodynamika směsi plyn – pára. Ideální a skutečná tekutina.
• Hydromechanika. Základní rovnice hydrostatiky a hydromechaniky užívané při proudění tekutin (Eulerova, Navierova – Stokesova, Bernoulliho a rovnice kontinuity).
• Statika tekutin. Statika jednoho plynu. Statika dvou plynů. Aplikace.
• Dynamika tekutin. Reynoldsovo kritérium. Laminární proudění. Turbulentní proudění. Určení rychlosti. Specifika.
• Hydraulické ztráty. Třecí ztráty, místní ztráty a ztráty vztlakem. Ztráty tlaku v komínu. Základní rovnice a součinitelé ztrát.
• Výtok tekutin otvory při nízkých rychlostech. Rychlost, objemový a hmotnostní průtok.
• Využití komerčních softwarů v podmínkách sdílení tepla a proudění. Přehled modelů a metod tepelných procesů. Metoda konečných prvků a objemů (FEM/FVM/CFD) – využití a použití SW. Numerické simulace - postup sestavení úlohy. Výhody a nevýhody simulací a jak na to, aby simulace byla správná a využitelná v praxi.
• Vybrané příklady tepelných úloh a úloh proudění tekutin a jejich řešení pomocí komerčních softwarů. Edukativní animace a videa.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky