Detail předmětu

Technická termodynamika

BJA020 předmět zařazen v 1 studijním plánu

Bc. prez. program BPC-SI > spM povinný letní semestr 4. ročník 5 kreditů

Základy a vývoj aplikované termodynamiky, význam v tepelných procesech výroby stavebních hmot. Zákony, stavové a procesní veličiny, práce objemová a technická, kruhové děje, tepelné diagramy, entropie a nevratnost dějů v praxi. Proudění tekutin: základní pojmy, energetická bilance, ztráty v reálných systémech. Sdílení tepla: vedením, sáláním, prouděním, kritéria podobnosti. Termodynamika par: skutečné plyny a páry, tepelné diagramy a aplikace, stavy par a jejich změny, mísení par a par s vodou. Termodynamika vlhkého vzduchu: stavové veličiny, rovnice stavu, i-x diagram a jeho aplikace, změny stavu, mísení vzdušných proudů, sdílení tepla a přenos hmoty, základy procesu sušení, statika sušení, bilance, typy sušáren a aplikace i-x diagramu. Základy spalování: paliva pevná, kapalná, plynná, složky a vlastnosti, statika spalování, množství vzduchu a spalin, základy tepelné bilance pecí,přehled pecních jednotek výroby stavebních hmot. Energetika a ekologie: energetika výroby stavebních hmot, vývoj ve světě, ekologické aspekty legislativy EU.

Garant předmětu

Ing. Lenka Nevřivová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců

Výsledky učení předmětu

Absolvetnt předmětu je schopen:
Využít první a druhý zákon termodynamiky při výpočtech tepla a práce u všech charakteristických dějů ideálního plynu.
Vysvětlit a použít i-x diagram vodní páry.
Vysvětlit a použít i-x diagram vlhkého vzduchu.
Stanovit tepelnou a materiálovou bilanci teoretické a skutečné sušárny.
Popsat různé typy sušení a sušáren, charakterizovat jejich výhody a nevýhody z pohledu spotřeby tepelné energie.
Stanovit tepelnou a materiálovou bilanci tunelové pece.

Prerekvizity

Základní znalosti z fyziky, znalosti technologických procesů výroby maltovin a keramiky, zejména procesy sušení a pálení. Dále pak znalost fyziky stavebních látek.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Informace jsou studentům předkládány formou přednášek.
Studenti pracují v rámci cvičení samostatně na zadaných úkolech a následně prezentují dosažené výsledky formou protokolů.
Studenti samostatně zpracovávají v rámci cvičení individuálně zadané příklady, které kontroluje vedoucí cvičení.

Způsob a kritéria hodnocení

Aktivní účast ve všech povinných formách výuky.
Vypracování a odevzdání deseti protokolů ze cvičení v požadovaném rozsahu, formě, kvalitě a čase.
Student musí v zápočtových testech prokázat, že je schopen použít nabyté znalosti při výpočtu jednoduchých úloh. Maximální počet bodů získaných v testu je 100, minimum pro udělení zápočtu je 50 bodů.
Kurz je ukončen zkouškou, která má písemnou i ústní část.

Cíl

Získání uceleného přehledu o významu tepelné techniky v rozhodujících technologických procesech výroby stavebních látek, jak z hlediska kvality procesů a produkce, tak zejména ekonomiky výroby a ekologických aspektů. Základní orientace v národní a celosvětové bilanci energetické zdrojů, zvládnutí postupu tepelných bilancí a v řešení úloh úspor spotřeby tepla, zejména v energeticky nejnáročnějších procesech sušení a výpalu. Posílení vědomí ekologické odpovědnosti výrobců stavebních látek jako trvale ekologicky únosných výrobků.

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.

Přednáška

2 hod./týden, 11 týdnů, nepovinné

Osnova přednášek

1. Zákony termodynamiky, stavové a procesní veličiny, práce objemová a technická, kruhové děje.
2. Tepelné diagramy, entropie a nevratnost dějů v praxi.
3. Proudění tekutin, terminologie, energetická bilance, ztráty proudění v reálných systémech stvebních hmot.
4. Termodynamika par, skutečné plyny a páry, tepelné diagramy.
5. Aplikace diagramů, stavy par a jejich změny, mísení par a par s vodou.
6. Termodynamika vlhkého vzduchu, stavové veličiny, rovnice stavu.
7. Diagram i-x a jeho aplikace, změny stavu, mísení vzdušných proudů.
8. Sdílení tepla a přenos hmoty, základy procesu sušení, statika sušení, bilance, typy sušáren.
9. Paliva pevná, kapalná, plynná, složky, možnosti alternativních paliv, prognózy v zajištění zdrojů primární energie.
10. Základy spalování, statika spalování, množství vzduchu a spalin.
11. Základy tepelné bilance pecí,přehled pecních jednotek výroby stavebních hmot, hořáky.

Cvičení

2 hod./týden, 11 týdnů, povinné

Osnova cvičení

Cvičení je teoretické, výpočtové. Podmínkou účasti na cvičení je kalkulačka, pravítko a tužka.

1. Tři základní děje ideálního plynu, měření teploty, teplotní roztažnost.
2. První zákon termodynamiky a jeho aplikace ve čtyřech základních dějích, výpočty tepla a práce.
3. Druhý zákon termodynamiky, entropie, děje vratné a nevratné, Carnotův cyklus I.
4. Druhý zákon termodynamiky, entropie, děje vratné a nevratné, Carnotův cyklus II.
5. Mokrá pára, sytá pára, přehřátá pára, základní pojmy, zápočtový test I.
6. Mokrá pára, sytá pára, přehřátá pára, výpočty.
7. Termodynamika vlhkého vzduchu, pojmy související s i-x diagramem vlhkého vzduchu, jednoduché výpočty.
8. Termodynamika vlhkého vzduchu, tepelná bilance sušárny.
9. Sdílení tepla, tepelná bilance pece I.
10. Tepelná bilance pece II.
11. Zápočtový test II.