Detail předmětu

Lopatkové stroje

FSI-LLSAk. rok: 2011/2012

Předmět má seznámit studenty s aplikací základních fyzikálních zákonů především z hydromechaniky a termomechaniky při návrhu a využití velké skupiny strojů. Podstatou těchto strojů je přeměna tepelné, tlakové nebo potenciální energie na kinetickou energii proudu tekutiny a přenos této energie na rotor stroje a obráceně. Z toho vyplývá, že podstatnou částí studia je proudění tekutiny velkou rychlostí a interakce reálné proudící tekutiny s obtékanými nebo protékanými tělesy. Vzhledem k velké rychlosti proudící tekutiny jsou relativně malými stroji dosahovány velké výkony. Lopatkové stroje se používají ve velkém množství aplikací a velmi širokém rozsahu pracovních podmínek. Výklad fyzikálních principů je průběžně spojován s konstrukcí lopatkových strojů.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Předmět umožňuje studentům získat znalosti o inženýrském využívání fyzikálních zákonů pro konstrukci a užití velké skupiny strojů. Na druhé straně ukáže, jaké prostředky musí inženýr využívat, aby dosáhl co nejlépe cílů, které vyplývají z uživatelské a ekonomické potřeby.

Prerekvizity

Základy termomechaniky a energetiky.

Doporučená nebo povinná literatura

Kadrnožka, J.: Lopatkové stroje, CERM Brno, 2003
MELICHAR, Jan, BLÁHA, Jaroslav, BRADA, Karel. Hydraulické stroje–Konstrukce a provoz, 2002. 1. vydání. Praha: České vysoké učení technické v Praze, ISBN 80–01–02657–4.
Kadrnožka, J.: Tepelné turbíny a turbokompresory I, CERM, Brno 2004
HANSEN, Martin. Aerodynamics of wind turbines, 2008. Second edition. London: Earthscan Ltd., ISBN 978-1-84407-438-9.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Prokazování souběžného studia odpřednášené látky a snahy o využití poznatků z přednášek při řízené aplikaci na jednoduché úlohy v oblasti návrhu funkčních částí lopatkových strojů.

Zkouška: Prověřuje se znalost využívaných fyzikálních zákonů a jejich aplikace v jednotlivých typech lopatkových strojů. Konstrukční řešení základních funkčních součástí lopatkových strojů a souvislost konstrukčního provedení a užitých vlastností těchto strojů. Vztah pracovních podmínek lopatkových strojů a jejich konstrukčního řešení.

Zkouška je písemná, doplňující otázky jsou ústní. V průběhu semestru je možné vypracovat semestrální práci, ke které bude při zkoušce přihlédnuto.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Ukázat studentům, jaká opatření je třeba přijmout, aby bylo možno realizovat fyzikální záměry v reálném stroji a jak změna podmínek (např. druh pracovní látky, požadovaný výkon, tlak, teplota atd.) ovlivňuje konstrukci daného typu stroje. Na druhé straně je cílem ukázat, jak zvolené konstrukční provedení určuje vlastnosti a charakteristiky stroje.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Zápis účasti studentů na cvičeních do prezenční listiny, nahrazení zameškané výuky po individuální dohodě s vyučujícím.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-ENI , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinný
    obor M-ENI , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinný
    obor M-FLI , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinný
    obor M-FLI , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinný
    obor M-TEP , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinný
    obor M-TEP , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1-2. Základní principy a charakteristiky lopatkových strojů (LS), kinematika a základní rovnice, podobnost LS.
3-4. Základy vnitřní aerodynamiky a hydrodynamiky, energetické ztráty
5. Stupeň axiálního LS, turbina, kompresor, ventilátor
6. Stupeň radiálního a radiálně axiálního LS, charakteristiky, užití
7-8. Stupně parních turbin a vícestupňové turbiny
9. Plynové turbiny: kompresor, turbina, spalovací komora, chlazení exp. částí
10. Rad. a ax. kompresory a ventilátory
11. Vodní turbiny
12. Hydrodynamická čerpadla
13. Ventilátory a turbodmychadla, hrdla LS

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Ukázky lopatkových strojů, řezy, fotografie, výrobní problémy, užití. Aplikace Eulerovy rovnice, rovnice Žukovského, obvodová práce, obvodový výkon.
2. Změna tlaku v různých typech mříže. Síly působící na profil v lopatkové mříži. Propočty účinnosti a ztrát v lopatkových mřížích.
3. Stanovení tvaru lopatek v závislosti na zadané hodnotě podobnostních kriterií.
4. Určení hlavních rozměrů stupně axiální parní turbiny. Určení hlavních rozměrů stupně radiální axiální turbiny.
5. Základní návrhové veličiny vodní turbiny, výpočet základních rozměrů.
6. Základní návrhové veličiny čerpadla na a) velký průtok a malou měrnou energii, b) malý průtok a velkou měrnou energii
7. Návrh ventilátoru na: a) malé stlačení a velký objemový průtok, b) velké stlačení a malý objemový průtok.

Elektronické učební texty

Opravenka ke skriptům (cs)
Škorpík, Jiří. Informace k předmětu Lopatkové stroje (LLS), 2021. (cs)