Detail předmětu
Termomechanika
Akademický rok 2024/25
BTA015 předmět zařazen v 1 studijním plánu
BPC-EVB letní semestr 2. 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.
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.
Kredity
5 kreditů
Jazyk studia
čeština
semestr
letní
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Způsob a kritéria hodnocení
zápočet a zkouška
Vstupní znalosti
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.
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)
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)
Nabízet zahraničním studentům
Nenabízet
Předmět na webu VUT
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.