Detail předmětu

Termomechanika

Akademický rok 2022/23

BTA015 předmět zařazen v 1 studijním plánu

​ BPC-EVB letní semestr 1. ročník

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.

Garant předmětu

doc. Ing. Ondřej Šikula, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technických zařízení budov

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.

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.

Jazyk výuky

čeština

Kredity

5 kreditů

semestr

letní

Způsob a kritéria hodnocení

zápočet a zkouška

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.

Nabízet zahraničním studentům

Nenabízet

Předmět na webu VUT

https://www.vut.cz/studenti/predmety/detail/254523

Přednáška

13 týdnů, 2 hod./týden, nepovinné

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

13 týdnů, 2 hod./týden, povinné

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.