Detail předmětu

Heat Transfer Processes

FSI-KTP-AAk. rok: 2021/2022

Předmět "Tepelné pochody" je jedním ze základních předmětů oboru "Procesní inženýrství" s důrazem na energetiku. Je zaměřen na řešení systémů, v nichž převládá přenos tepla. Aby se zajistily současné priority, jako jsou ochrana životního prostředí a ekologie, snižování energetické náročnosti a redukce škodlivých emisí, popř. ekonomický provoz, je třeba vhodným způsobem realizovat proces, v němž aparáty resp. zařízení pro přenos tepla hrají dominantní roli. Z těchto souvislostí vyplývá znalost teorie, zvláště přenosových jevů (přenos energie, hybnosti a hmoty) a schopnost aplikovat teoretické znalosti na výpočet a modelování aparátů. V přednáškách je rovněž obsaženo ekonomické a ekologické hodnocení z hlediska aparátů i procesů v souladu s trendem trvale udržitelného rozvoje. Koncepce předmětu vychází mj. z výukových modulů získaných v rámci mezinárodních projektů na renomovaných světových pracovištích. Předmět je vyučován v anglickém jazyce.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Posluchači si uvědomí, proč je třeba disponovat znalostí teorie. Teoretické znalosti jsou potřebné pro výpočty aparátů. Vhodným propojením aparátů se realizuje proces tak, aby vyhovoval současným prioritám, jako jsou ochrana životního prostředí a ekologie, snižování energetické náročnosti a redukce škodlivých emisí, popř. ekonomický provoz. Vzhledem ke skutečnosti, že předmět je prezentován v angličtině, je ve výuce předmětu zastoupena i výuka tohoto jazyka.

Prerekvizity

Základní znalosti z prvního stupně studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu:
Aktivní účast ve cvičeních a zpracování semestrální práce.

Zkouška:
Hodnocení probíhá ve dvou stupních:
- Písemné testy (bodově hodnocené) a hodnocení semestrální práce. Pokud student obdrží v nejhorším případě známku „E“ z testu i semestrální práce, postoupí k ústní zkoušce.
- Ústní zkouška: Studenti prokazují znalosti na základě porozumění problematice nikoliv pouhého memorování (obhajoba semestrální práce, vysvětlení principů s využitím prezentací z přednášek).

Učební cíle

Účel a cíle výuky předmětu "Tepelné pochody" jsou následující:
- Poskytnout studentům základní teoretické znalosti z dané oblasti
- Získané znalosti mají přímou návaznost na řešení praktických problémů
- Naučit studenty orientovat se v odborné literatuře, především zahraniční
- Zaměřit se na dokonalé zvládnutí základních zákonitostí a porozumění dané problematice.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka je prováděna v počítačové učebně. Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná.

Základní literatura

Kuppan, T.: Heat Exchanger Design Handbook, 2nd ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA (2013) (EN)
Ledoux, M.; El Hami, A.: Heat Transfer, Volumes 1–4, John Wiley & Sons, Inc., Newark, NY, USA (2021–2023) (EN)
Serth, R. W.; Lestina, T. G.: Process Heat Transfer: Principles, Applications and Rules of Thumb, 2nd ed., Academic Press, Waltham, MA, USA (2014) (EN)

Doporučená literatura

Green, D. W.; Perry, R. H.: Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 8th ed., McGraw-Hill, New York, NY, USA (2008) (EN)
Kakaç, S; Liu, H.: Heat Exchangers: Selection, Rating, and Thermal Design, 3rd ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA (2012) (EN)
Stephan, P. (ed.): VDI Heat Atlas, 2nd ed., Springer, Berlin, Germany (2010) (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-PRI-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program N-ENG-Z magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
    2 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.

Osnova

1. Význam tepelných pochodů v procesním inženýrství a energetice, souvislost teorie a aplikací.
2. Základní rozdělění zařízení pro výměnu tepla, přehled literatury.
3. Základní výpočtové vztahy pro navrhování výměníků tepla.
4. Výměníky tepla se svazkem trubek v plášti (TVT)-popis,výp.principy.
5. TVT - pokračování: výpočtové metody, tepelné a hydraulické výpočty.
6. TVT - pokračování: korekční faktory,metoda Bell-Delaware a její apl.
7. TVT - pokračování: návrhový a kontrolní výpočet, algoritmy výpočtů.
8. Deskové výměníky tepla (popis, použití, výhody, výpočet).
9. Kompaktní výměníky tepla (popis, použití, výhody, výpočet).
10. Vzduchové chladiče (popis, použití, výhody, výpočet).Spec.výměníky.
11. Výměníky tepla s dvoufázovým prouděním, var, kondenzace.
12. Optimalizace výměníků, kontrola funkce, zanášení, ověř.výp.vztahů.
13. Procesní pece (ohřevné a reakční pece, popis, použití, výpočty).
Odparky a vařáky (popis a použití, postup návrhu).

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D.

Osnova

1. Základní způsoby přenosu tepla
2. Vedení tepla
3. Tlakové ztráty
4. Aproximace a interpolace
5. Tepelná bilance, principy tepelně-hydraulického návrhu a kontroly výměníků
6. Střední teplotní rozdíl, součinitel prostupu tepla
7. Tepelně-hydraulická kontrola výměníku typu "trubka v trubce"
8. Zvětšené povrchy, turbulizátory
9. Pololetní test, zadání semestrálních prací
10. Konzultace semestrálních prací, opakování vybraných vyučovaných témat
11. Konzultace semestrálních prací, opakování vybraných vyučovaných témat
12. Konzultace semestrálních prací, opakování vybraných vyučovaných témat
13. Odevzdání semestrálních prací, zápočet