Detail předmětu

Hydraulické pochody

FSI-KHLAk. rok: 2027/2028

Předmět se zabývá jednotkovými operacemi, v nichž hraje rozhodující roli tekutina (plyn nebo kapalina), včetně tekutin s různými reologickými vlastnostmi, a jejich teoretickými základy. Důraz je kladen na konstrukční a ekologické řešení aparátů a na stanovení jejich hlavních rozměrů a výkonů. Probírá se doprava kapalin a plynů (potrubí, armatury, čerpadla, kompresory a vývěvy), proudění porézní přepážkou, filtrace, usazování a dělení heterogenních směsí v gravitačním a odstředivém poli, flotace, čiření a provzdušňování kapalin, fluidizace a míchání. Mnohé z těchto operací slouží k odstraňování znečišťujících látek a čištění odpadních vod. Potrubí, čerpadla a kompresory tvoří základní aparáty používané v průmyslu. Probírané jednotkové operace se používají v chemickém, potravinářském a procesním průmyslu a v biotechnologiích.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

8

Příslušnost k typu studijního programu

magisterský navazující

Vstupní znalosti

Student musí umět:

  • řešit algebraické rovnice a pracovat s grafy a tabulkami,
  • popsat základní fyzikální veličiny a zákony mechaniky tekutin (hustota, tlak, viskozita, hydrostatika, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice),
  • popsat základní termodynamické veličiny (stavová rovnice plynu, práce, teplo, energie),
  • převádět jednotky a pracovat s jednotkami SI.

Tyto znalosti studenti získají v bakalářském studiu v předmětech matematika, fyzika, hydromechanika a termomechanika.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Předmět je ukončen zkouškou (klasifikace stupnicí ECTS). Součástí hodnocení je zápočet z cvičení. Udělení zápočtu je podmínkou pro vykonání zkoušky.

Přednášky: účast je nepovinná.

Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím na každém cvičení. Povolené jsou dvě absence bez náhrady. Každá další absence musí být řádně zdůvodněna a student vypracuje příklady, které zameškal. Zameškaná zápočtová písemka se píše v náhradním termínu určeném vyučujícím.

Zápočet (podmínky udělení):

  1. pravidelná a aktivní účast na cvičeních,
  2. úspěšné napsání dvou zápočtových písemek v 6. a 13. týdnu. Písemky ověřují schopnost studenta vypočítat zadaný problém (1. písemka učební cíl 1, 2. písemka učební cíle 2–4). Každá obsahuje tři příklady po 5 bodech (maximálně 15 bodů) a je splněna při dosažení více než 7 bodů. Každou písemku lze jednou opravit. Body z písemek se započítávají do výsledné klasifikace.

Zkouška: písemná, ověřuje teoretické znalosti z přednášek (zejména učební cíle 5 a 6); 10 teoretických otázek po 4 bodech (maximálně 40 bodů); je splněna při dosažení více než 50 % bodů, tj. alespoň 21 bodů.

Výsledná klasifikace: součet bodů ze dvou písemek a ze zkoušky, maximálně 70 bodů. A: 63–70, B: 56–62, C: 49–55, D: 42–48, E: 35–41, F: 0–34. Další podmínkou úspěšného ukončení je dosažení více než 50 % bodů ze zkoušky, tj. alespoň 21 bodů z 40, bez ohledu na celkový součet bodů.

 

Způsob stanovení kreditové hodnoty 

8 kreditů × 26 h = 208 h studijní zátěže: 65 h kontaktní výuka (39 h přednášky, 26 h cvičení) a přibližně 143 h samostatná příprava (příprava na cvičení a dopočítání příkladů, příprava na dvě zápočtové písemky a na zkoušku).

Učební cíle

Student po absolvování předmětu umí:

  1. určit fyzikální vlastnosti tekutin a suspenzí a pro zadaný potrubní systém sestavit a vyřešit rovnici kontinuity a Bernoulliho rovnici se ztrátami, navrhnout průměr průmyslového potrubí, vypočítat tlakové ztráty a vybrat čerpadlo (nebo ventilátor) včetně určení pracovního bodu z Q-H charakteristiky, příkonu, specifických otáček a spotřeby elektrické energie,
  2. vypočítat tlakovou ztrátu při jednofázovém a dvoufázovém proudění porézní přepážkou, stanovit filtrační konstanty a vypočítat potřebnou plochu filtru a dobu filtrace,
  3. určit usazovací rychlost částic v gravitačním a odstředivém poli a navrhnout rozměry usazováku a cyklonu,
  4. navrhnout míchací zařízení a určit dobu homogenizace,
  5. popsat princip, konstrukci a oblast použití kompresorů a vývěv, průmyslových filtrů, zařízení pro flotaci, čiření a provzdušňování kapalin a fluidních zařízení,
  6. zvolit pro zadaný proces vhodný typ zařízení (doprava tekutin, filtrace, usazování, flotace a čiření, fluidizace, míchání) a svou volbu zdůvodnit.

Studijní opory

Aktualizovaná skripta k předmětu, studijní materiály a zadání příkladů poskytuje vyučující studentům průběžně během semestru na sdíleném disku, ke kterému mají zapsaní studenti přístup, a ve skupině předmětu v MS Teams.

Základní literatura

CHHABRA, Raj P. a Basavaraj GURAPPA, ed. Coulson and Richardson's Chemical Engineering: Volume 2A: Particulate Systems and Particle Technology. 6. vyd. B.m.: Butterworth-Heinemann, 2019. ISBN 978-0-08-101098-3. (EN)
CHHABRA, Raj P. a Basavaraj GURAPPA, ed. Coulson and Richardson's Chemical Engineering: Volume 2A: Particulate Systems and Particle Technology. 6. vyd. B.m.: Butterworth-Heinemann, 2019. ISBN 978-0-08-101098-3. (EN)
DARBY, Ron a Raj P. CHHABRA. Chemical Engineering Fluid Mechanics. 3. vyd. Boca Raton: CRC Press, 2016. (EN)

Doporučená literatura

ANTAKI, George A. Piping and Pipeline Engineering. Boca Raton: CRC Press, 2003. (EN)
GREEN, Don W. a Marylee Z. SOUTHARD, ed. Perry's Chemical Engineers' Handbook. 9. vyd. New York: McGraw-Hill, 2018. (EN)
GÜLICH, Johann Friedrich. Centrifugal Pumps. 4. vyd. B.m.: Springer, 2020. ISBN 978-3-030-14787-7. (EN)
PAUL, Edward L., Victor A. ATIEMO-OBENG a Suzanne M. KRESTA, ed. Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice. Hoboken: Wiley-Interscience, 2004. ISBN 0-471-26919-0. (EN)
SOARES, Claire. Process Engineering Equipment Handbook. New York: McGraw-Hill, 2002. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-PRI-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Úvod, fyzikální vlastnosti tekutin, základní rovnice.
  2. Průmyslová potrubí.
  3. Potrubní soustavy a průmyslové armatury.
  4. Čerpání kapalin.
  5. Kompresory (ventilátory a dmychadla) a vývěvy.
  6. Hydraulika porézní přepážky.
  7. Filtrace, průmyslové filtry.
  8. Usazování částic v gravitačním poli.
  9. Průmyslová zařízení pro usazování.
  10. Flotace, čiření a provzdušňování kapalin.
  11. Dělení heterogenních směsí v poli odstředivých sil.
  12. Fluidizace a fluidní doprava.
  13. Míchání kapalin.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Rozměrová analýza, fyzikální vlastnosti suspenzí, hydrostatický tlak.
  2. Hydrodynamika, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, Michaudův vzorec.
  3. Výpočet tlakové ztráty v potrubí.
  4. Návrh průmyslového potrubí a potrubní sítě.
  5. Příkon čerpadla, průměr potrubí podle Q-H charakteristiky.
  6. Specifické otáčky, tlakové ztráty ve výtlačném potrubí, spotřeba elektrické energie. 1. zápočtová písemka.
  7. Parametry porézní přepážky, tlaková ztráta při jednofázovém proudění.
  8. Tlaková ztráta při dvoufázovém proudění porézní přepážkou.
  9. Stanovení filtračních konstant, výpočet doby filtrace.
  10. Filtrace na rámovém kalolisu.
  11. Usazovací rychlost v gravitačním poli, rozměry usazováku.
  12. Usazovací rychlost v odstředivém poli, cyklony.
  13. Návrh míchacího zařízení, doba homogenizace. 2. zápočtová písemka.

Samostudium

100 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Individuální příprava na ukončení

43 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor