Detail předmětu

Elektrotepelná technika

FEKT-MELTAk. rok: 2019/2020

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. 30 bodů - zápočtový test, 2 samostatné práce, laboratorní protokoly.
Zkouška (max. 70 bodů) zahrnuje pouze ústní část.
Požadavky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně vyhláška garanta předmětu.

Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně.

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-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. Štěpán Foral, Ph.D.
Ing. Josef Svoboda, Ph.D.

Osnova

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