Detail předmětu

Termomechanika

FAST-BTA015Ak. rok: 2022/2023

Předmět je zaměřen na oblast termomechaniky, přenosu tepla a látky a mechaniky tekutin pro inženýrské aplikace.

Problematika výměny tepla v oborech technických zařízení budov, tepelné vlastnosti látek, elementární tepelné děje. Vodní pára a její stavy. Tepelné procesy, jejich dynamika a aplikace v technických zařízeních budov. Stacionární a nestacionární vedení tepla, analytická a numerická řešení. Přestup tepla při volné a nucené konvekcí teplonosných látek. Výměna tepla při skupenských změnách teplonosných látek. Přenos tepla radiací. Základy výměníků tepla pro TZB. Speciální problémy při přenosu tepla a látky v technickém zařízení budov.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Ondřej Šikula, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technických zařízení budov (TZB)

Prerekvizity

Znalost základních fyzikálních veličin, teorií (kinetická teorie plynů, základní stavové rovnice látek) a fyzikálních zákonů z oblasti přenosu tepla a látky. Základní znalost integrálního a diferenciálního počtu.

Osnovy výuky

1. Úvod do termomechaniky, zákony termodynamiky, termomechanické veličiny, termomechanické vlastnosti látek, tepelné diagramy, základní termodynamické děje.
2. Stacionární vedení tepla, tepelně-technické vlastnosti látek, Fourierův zákon, rovnice tepelné difuze, stacionární vedení tepla válcovou stěnou a rovinnou s vnitřním zdrojem tepla, minimální a kritická tloušťka izolace potrubí.
3. Nestacionární vedení tepla, kritéria termomechanické podobnosti při vedení tepla. Symetrické chladnutí a ohřev stěny a válce. Chladnutí a ohřev polomasivu. Vedení tepla žebrem.
4. Přestup tepla při přirozené a nucené konvekci. Kritéria termomechanické podobnosti při přestupu tepla. Přestup tepla při vnějším nuceném proudění. Nucená a přirozená konvekce v uzavřeném v potrubí.
5. Přenos tepla sáláním. Optické vlastnosti povrchů. Zákony záření.
6. Sdílení tepla při skupenských změnách. Skupenské změny tání – tuhnutí, vypařování – kondenzace. Fáze varu a kondenzace tekutin. Konvektivní var a kondenzace v potrubí.
7. Výměníky tepla. Souproudý, protiproudý, křížový a přepínací výměníky. Metody výpočtů výměníků NTU a LMTD.
8. Hydrostatika a relativní klid tekutin.
9. Hydrodynamika. Rovnice kontinuity, Eulerova, Navier-Stokesova a Bernulliho rovnice. Principy měření rychlosti a tlaku.
10. Laminární a turbulentní proudění tekutin. Darcy-Weisbachova a Reynoldsova rovnice.
11. Tlakové ztráty potrubí. Hydraulicky hladké a drsné potrubí. Výtok vody z nádoby.
12. Neustálený pohyb tekutin. Dvoufázové proudění s volnou hladinou.
13. Vnitřní a vnější aerodynamika. Potenciální proudění, volný proud, obtékání těles, Magnusův jev, vzájemné působení proudů.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

2021 ASHRAE Handbook -- Fundamentals (SI), 2021. Atlanta: ASHRAE. ISBN 978-1-947192-90-4.

(EN)

JÍCHA, Miroslav, 2001. Přenos tepla a látky. Brno: CERM, 160 s. ISBN 80-214-2029-4.

(CS)

VDI-Wärmeatlas: Berechnungsblätter für den Wärmeübergang, 2002. 9., überarb. und erw. Aufl. Berlin: Springer, 1 sv. (různé stránkování). ISBN 35-404-1200-X.

(DE)

PAVELEK, Milan, 2011. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 192 s. ISBN 978-80-214-4300-6.

(CS)

NAKAYAMA, Y. a R. F. BOUCHER, 1999. Introduction to fluid mechanics. New York. ISBN 03-406-7649-3.

(EN)

GEBAUER, Günter, 1996. Termika pro TZB. Základní úlohy v příkladech. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 56 s. ISBN 80-214-0745-X.

(CS)
DRÁBKOVÁ, Sylva, 2008. Mechanika tekutin. 1. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita. ISBN 978-80-248-1508-4. Dostupné také z: https://cdrive.vsb.cz/index.php/s/TSQKDOuJhZFnyI6 (CS)

JANALÍK, Jaroslav a Pavel ŠŤÁVA. MECHANIKA TEKUTIN. 1. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita. Dostupné také z: https://cdrive.vsb.cz/index.php/s/xb3FjosMqUXlaiS

(CS)

INCROPERA, Frank P., David P. DEWITH, Theodore L. BERGMANN a Lavine ADRIENNE S., 2007. Introduction to heat transfer. 5th ed. Danvers: John Wiley, 901 s. ISBN 978-0-471-45727-5.

(EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EVB bakalářský, 2. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ondřej Šikula, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do termomechaniky, zákony termodynamiky, termomechanické veličiny, termomechanické vlastnosti látek, tepelné diagramy, základní termodynamické děje. 2. Stacionární vedení tepla, tepelně-technické vlastnosti látek, Fourierův zákon, rovnice tepelné difuze, stacionární vedení tepla válcovou stěnou a rovinnou s vnitřním zdrojem tepla, minimální a kritická tloušťka izolace potrubí. 3. Nestacionární vedení tepla, kritéria termomechanické podobnosti při vedení tepla. Symetrické chladnutí a ohřev stěny a válce. Chladnutí a ohřev polomasivu. Vedení tepla žebrem. 4. Přestup tepla při přirozené a nucené konvekci. Kritéria termomechanické podobnosti při přestupu tepla. Přestup tepla při vnějším nuceném proudění. Nucená a přirozená konvekce v uzavřeném v potrubí. 5. Přenos tepla sáláním. Optické vlastnosti povrchů. Zákony záření. 6. Sdílení tepla při skupenských změnách. Skupenské změny tání – tuhnutí, vypařování – kondenzace. Fáze varu a kondenzace tekutin. Konvektivní var a kondenzace v potrubí. 7. Výměníky tepla. Souproudý, protiproudý, křížový a přepínací výměníky. Metody výpočtů výměníků NTU a LMTD. 8. Hydrostatika a relativní klid tekutin. 9. Hydrodynamika. Rovnice kontinuity, Eulerova, Navier-Stokesova a Bernulliho rovnice. Principy měření rychlosti a tlaku. 10. Laminární a turbulentní proudění tekutin. Darcy-Weisbachova a Reynoldsova rovnice. 11. Tlakové ztráty potrubí. Hydraulicky hladké a drsné potrubí. Výtok vody z nádoby. 12. Neustálený pohyb tekutin. Dvoufázové proudění s volnou hladinou. 13. Vnitřní a vnější aerodynamika. Potenciální proudění, volný proud, obtékání těles, Magnusův jev, vzájemné působení proudů.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ondřej Šikula, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do termomechaniky, zákony termodynamiky, termomechanické veličiny, termomechanické vlastnosti látek, tepelné diagramy, základní termodynamické děje. 2. Stacionární vedení tepla, tepelně-technické vlastnosti látek, Fourierův zákon, rovnice tepelné difuze, stacionární vedení tepla válcovou stěnou a rovinnou s vnitřním zdrojem tepla, minimální a kritická tloušťka izolace potrubí. 3. Nestacionární vedení tepla, kritéria termomechanické podobnosti při vedení tepla. Symetrické chladnutí a ohřev stěny a válce. Chladnutí a ohřev polomasivu. Vedení tepla žebrem. 4. Přestup tepla při přirozené a nucené konvekci. Kritéria termomechanické podobnosti při přestupu tepla. Přestup tepla při vnějším nuceném proudění. Nucená a přirozená konvekce v uzavřeném v potrubí. 5. Přenos tepla sáláním. Optické vlastnosti povrchů. Zákony záření. 6. Sdílení tepla při skupenských změnách. Skupenské změny tání – tuhnutí, vypařování – kondenzace. Fáze varu a kondenzace tekutin. Konvektivní var a kondenzace v potrubí. 7. Výměníky tepla. Souproudý, protiproudý, křížový a přepínací výměníky. Metody výpočtů výměníků NTU a LMTD. 8. Hydrostatika a relativní klid tekutin. 9. Hydrodynamika. Rovnice kontinuity, Eulerova, Navier-Stokesova a Bernulliho rovnice. Principy měření rychlosti a tlaku. 10. Laminární a turbulentní proudění tekutin. Darcy-Weisbachova a Reynoldsova rovnice. 11. Tlakové ztráty potrubí. Hydraulicky hladké a drsné potrubí. Výtok vody z nádoby. 12. Neustálený pohyb tekutin. Dvoufázové proudění s volnou hladinou. 13. Vnitřní a vnější aerodynamika. Potenciální proudění, volný proud, obtékání těles, Magnusův jev, vzájemné působení proudů.