Detail předmětu

Elektrotepelná technika

FEKT-MELTAk. rok: 2016/2017

Úvodní část předmětu je věnována kalorimetrii a sdílení tepla. Student si prohloubí znalosti v této oblasti a využije tyto znalosti při řešení příkladů v numerických cvičeních. Stěžejní část předmětu je zaměřena na jednotlivé typy elektrických ohřevů. Je to především odporový, obloukový, indukční, dielektrický a mikrovlnný ohřev. Modernější metody jsou zastoupeny plazmovým, laserovým, elektronovým a infračerveným ohřevem. Student se seznámí s fyzikální podstatou a teorií jednotlivých ohřevů a se základními elektrotepelnými aplikacemi v průmyslu. Větší pozornost je věnována odporovým kelímkovým pecím a jejich návrhu a obloukovým pecím a možnostem nastavení optimálních podmínek provozu pece.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektroenergetiky (UEEN)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu by měl být schopen:
- definovat a popsat základní veličiny elektrotepelné techniky, sdílení tepla, kalorimetrie a vypočítat je,
- navrhnout a vypočítat základní parametry topných článků u odporové kelímkové pece,
- vyjmenovat jednotlivé typy elektrotepelných ohřevů a vysvětlit jejich fyzikální podstatu,
- vyjmenovat a popsat technické aplikace elektrotepelných ohřevů.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Metody vyučování zahrnují přednášky, numerická cvičení a laboratoře. Předmět využívá e-learning.
V numerických cvičením jsou průběžné testy.

Způsob a kritéria hodnocení

Během semetru může student získat max. 40 bodů - zápočtový test, 2 samostatné práce, laboratorní protokoly.
Zkouška (max. 60 bodů) zahrnuje pouze ústní část.

Požadavky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Základní veličiny, jednotky, analogie mezi elektrickým a teplotním polem, kalorimetrie.
2. Sdílení tepla vedením, prouděním, sáláním, složené případy sdílení tepla.
3. Měření teploty v elektrotepelné technice, mechanické a elektrické teploměry, Seebeckův jev.
4. Topné články, materiály na topné články, výpočet základních parametrů topných článků.
5. Odporový ohřev přímý a nepřímý. Elektrické odporové pece.
6. Komplexní návrh odporové kelímkové pece pro tavení hliníku.
7. Obloukový ohřev, stejnosměrný oblouk, střídavý oblouk, stabilizace oblouku, statické a dynamické charakteristiky oblouku.
8. Obloukové pece, připojení k síti, pecní transformátor, krátká cesta, tlumivka, elektrody, kružnicový diagram obloukové pece.
9. Plazmové ohřevy, plazma, elementární procesy v plazmatu, plazmatrony, plazmové tavicí pece.
10. Indukční ohřev, indukční pece kelímkové a kanálkové, stínění, uskřipovací jev.
11. Indukční ohřev, základní teorie elmg pole, Poyntingův vektor.
12. Dielektrický ohřev, polarizace, ztrátové číslo, mikrovlnný ohřev, magnetron.
13. Speciální elektrotepelné ohřevy - laserové, elektronové, infračervené, rezonátor, elektronové dělo.

Numerická cvičení:
Kalorimetrie, sdílení tepla, návrh odporové kelímkové pece jsou řešeny na konkrétních příkladech.

Laboratorní cvičení:
1. Měření emisivity netransparentních těles.
2. Měření tepelné vodivosti materiálu.
3. Měření charakteristických veličin odporových materiálů.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základní teorií základních a speciálních typů elektrotepelných ohřevů a jejich technickými aplikacemi.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EEN , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-EEN , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D.

Osnova

1. Základní veličiny, jednotky, analogie mezi elektrickým a teplotním polem, kalorimetrie.
2. Sdílení tepla vedením, prouděním, sáláním, složené případy sdílení tepla.
3. Měření teploty v elektrotepelné technice, mechanické a elektrické teploměry, Seebeckův jev.
4. Topné články, materiály na topné články, výpočet základních parametrů topných článků.
5. Odporový ohřev přímý a nepřímý. Elektrické odporové pece.
6. Komplexní návrh odporové kelímkové pece pro tavení hliníku.
7. Obloukový ohřev, stejnosměrný oblouk, střídavý oblouk, stabilizace oblouku, statické a dynamické charakteristiky oblouku.
8. Obloukové pece, připojení k síti, pecní transformátor, krátká cesta, tlumivka, elektrody, kružnicový diagram obloukové pece.
9. Plazmové ohřevy, plazma, elementární procesy v plazmatu, plazmatrony, plazmové tavicí pece.
10. Indukční ohřev, indukční pece kelímkové a kanálkové, stínění, uskřipovací jev.
11. Indukční ohřev, základní teorie elmg pole, Poyntingův vektor.
12. Dielektrický ohřev, polarizace, ztrátové číslo, mikrovlnný ohřev, magnetron.
13. Speciální elektrotepelné ohřevy - laserové, elektronové, infračervené, rezonátor, elektronové dělo.

Cvičení odborného základu

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D.

Osnova

Základní pojmy a veličiny elektrického tepla, kalorimetrie.
Analogie mezi elektrickým a teplotním polem.
Sdílení tepla - kondukce, konvekce, radiace, složené případy sdílení tepla.
Návrh a výpočet topných článků.
Návrh odporové kelímkové pece.

Laboratorní cvičení

16 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D.
Ing. Josef Svoboda, Ph.D.

Osnova

1. Měření emisivity netransparentních těles.
2. Měření tepelné vodivosti materiálu.
3. Měření charakteristických veličin odporových materiálů.