Detail předmětu

Technická termodynamika

FAST-BJA020Ak. rok: 2022/2023

Kurz se zabývá základy a vývojem aplikované termodynamiky a jejím významem v tepelných procesech výroby stavebních hmot. Zákony termodynamiky, prouděním tekutin, sdílením tepla, termodynamikou par, termodynamikou vlhkého vzduchu, i-x diagramem vlhkého vzduchu, procesu sušení, základy spalování,  tepelnou bilancí pecí a přehledem pecních jednotek výroby stavebních hmot. V neposlední řadě energetikou výroby stavebních hmot.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Lenka Nevřivová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců (THD)

Výsledky učení předmětu

Student získá znalosti o významu tepelné techniky v rozhodujících technologických procesech výroby stavebních látek, jak z hlediska kvality procesů a produkce, tak zejména ekonomiky výroby a ekologických aspektů. Získá základní orientaci v národní a celosvětové bilanci energetické zdrojů. Posílí vědomí ekologické odpovědnosti výrobců stavebních látek jako trvale ekologicky únosných výrobků.

Absolvetnt předmětu je schopen:
Využít první a druhý zákon termodynamiky při výpočtech tepla a práce u všech charakteristických dějů ideálního plynu.
Vysvětlit a použít i-x diagram vodní páry.
Vysvětlit a použít i-x diagram vlhkého vzduchu.
Stanovit tepelnou a materiálovou bilanci teoretické a skutečné sušárny.
Popsat různé typy sušení a sušáren, charakterizovat jejich výhody a nevýhody z pohledu spotřeby tepelné energie.
Stanovit tepelnou a materiálovou bilanci tunelové pece.

Prerekvizity

Základní znalosti z fyziky, znalosti technologických procesů výroby maltovin a keramiky, zejména procesy sušení a pálení. Dále pak znalost fyziky stavebních látek.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky s podporou Power Pointu, výuka doplněna videi.

V rámci cvičení jsou demonstrovány jednoduché pokusy. Jsou řešeny praktické příklady z oboru termodynamiky. 

Způsob a kritéria hodnocení

Znalosti studentů budou ověřeny dvěma zápočtovými testy. Maximální počet bodů za test je 100. 

Podmínkou udělení zápočtu z předmětu Technická termodynamika je pravidelná docházka do cvičení a získání minimálně 50 bodů v každém testu.

Podmínkou úspěšného zakončení studia předmětu je složení zkoušky, která probíhá písemnou i ústní formou.

Učební cíle

Získání uceleného přehledu o významu tepelné techniky v rozhodujících technologických procesech výroby stavebních látek, jak z hlediska kvality procesů a produkce, tak zejména ekonomiky výroby a ekologických aspektů. Základní orientace v národní a celosvětové bilanci energetické zdrojů, zvládnutí postupu tepelných bilancí a v řešení úloh úspor spotřeby tepla, zejména v energeticky nejnáročnějších procesech sušení a výpalu. Posílení vědomí ekologické odpovědnosti výrobců stavebních látek, jako trvale ekologicky únosných výrobků.

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.

Základní literatura

HLOUŠEK, Jiří a kolektiv. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 1991. ISBN 978-80-214-1720-5 (CS)
KULÍSEK, Karel. Technická termodynamika, Modul BJ11 M07, Základy spalování. Vysoké učení technické v Brně, 2004. (CS)
KULÍSEK, Karel. Technická termodynamika, Modul BJ11 M08, Pálící procesy. Vysoké učení technické v Brně, 2004. (CS)
NEVŘIVOVÁ, Lenka. Technická termodynamika, Modul BJ11 M05, Vlhký vzduch. Vysoké učení technické v Brně, studijní opory, 2006. (CS)
NEVŘIVOVÁ, Lenka. Technická termodynamika, Modul BJ11 M06, Sušení. Vysoké učení technické v Brně, Studijní opory, 2006. (CS)

Doporučená literatura

LOOK, Dwight C. a Harry SAUER. Engineering Thermodynamics. Published by Brooks/Cole, 1986. ISBN 13: 9780534054489 (EN)
CENGEL, Yunus a Michael BOLES. Thermodynamics, An Engineering Approach. New York: McGraw-Hill Education, 2007. ISBN 13: 9780071257718 (EN)
KLOMFAR, Jaroslav. Molliérův h-s diagram vody a vodní páry. Praha: Academia, 2005. 80-200-1323-7 (CS)
KREITH, Frank a MANGLIK Raj. Principles of heat transfer. CL Engineering, 2017. ISBN 13: 9781305387102 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-SI bakalářský

    specializace M , 4 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lenka Nevřivová, Ph.D.

Osnova

  1. Zákony termodynamiky, stavové a procesní veličiny, práce objemová a technická, kruhové děje.
  2. Tepelné diagramy, entropie a nevratnost dějů v praxi.
  3. Proudění tekutin, terminologie, energetická bilance, ztráty proudění v reálných systémech stvebních hmot.
  4. Termodynamika par, skutečné plyny a páry, tepelné diagramy.
  5. Aplikace diagramů, stavy par a jejich změny, mísení par a par s vodou.
  6. Termodynamika vlhkého vzduchu, stavové veličiny, rovnice stavu.
  7. Molliérův  i-x diagram a jeho aplikace, změny stavu, mísení vzdušných proudů.
  8. Sdílení tepla a přenos hmoty, základy procesu sušení, statika sušení, bilance, typy sušáren.
  9. Paliva pevná, kapalná, plynná, složky, možnosti alternativních paliv, prognózy v zajištění zdrojů primární energie.
  10. Základy spalování, statika spalování, množství vzduchu a spalin.
  11. Základy tepelné bilance pecí, přehled pecních jednotek výroby stavebních hmot, hořáky.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lenka Nevřivová, Ph.D.

Osnova

Cvičení je teoretické, výpočtové. Podmínkou účasti na cvičení je kalkulačka, pravítko a tužka.

  1. Tři základní děje ideálního plynu, měření teploty, teplotní roztažnost.
  2. První zákon termodynamiky a jeho aplikace ve čtyřech základních dějích, výpočty tepla a práce.
  3. Druhý zákon termodynamiky, entropie, děje vratné a nevratné, Carnotův cyklus I.
  4. Druhý zákon termodynamiky, entropie, děje vratné a nevratné, Carnotův cyklus II.
  5. Mokrá pára, sytá pára, přehřátá pára, základní pojmy, zápočtový test I.
  6. Mokrá pára, sytá pára, přehřátá pára, výpočty.
  7. Termodynamika vlhkého vzduchu, pojmy související s i-x diagramem vlhkého vzduchu, jednoduché výpočty.
  8. Termodynamika vlhkého vzduchu, tepelná bilance sušárny.
  9. Sdílení tepla, tepelná bilance pece I.
  10. Tepelná bilance pece II.
  11. Zápočtový test II.