Detail předmětu

Tepelné pochody a zařízení pro výměnu tepla

FSI-9TPZAk. rok: 2022/2023

Předmět "Tepelné pochody" je jedním ze základních teoretických předmětů oboru "Procesní inženýrství". 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 hmotnosti) a schopnost aplikovat teoretické znalosti na výpočet a modelování aparátů. Ve výukových blocích 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.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

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

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

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 přednášky jsou prezentovány v angličtině, je ve výuce předmětu zastoupena i výuka tohoto jazyka..

Prerekvizity

Termomechanika
Hydrodynamika

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

Způsob a kritéria hodnocení

Předmět je zakončen zkouškou. Podmínkou vykonání zkoušky je odevzdání zadané písemné práce minimálně 2 týdny předem. Zkouška je ústní, hodnocení písemné práce má 50% podíl na výsledném hodnocení.

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

Účast na přednáškách je doporučená.
Kontrola znalostí zkouškou spojenou s obhajobou vypracované písemné práce. Zameškaná výuka se nahrazuje distanční formou studia s využitím výukových podkladů (studijní literatury) specifikované vyučujícím.

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 D-ENE-K doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-ENE-P doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

Osnova

- Significance of heat transfer processes in process engineering, relationship between theory and practice.
- Basic types of heat transfer equipment, literature overview.
- Basic equations for heat exchanger design.
- Shell-and-tube heat exchangers (SHE) – description, design principles.
- SHE continued: calculation methods, thermal and hydraulic calculations.
- SHE continued: correction coefficients, Bell-Delaware method and its application.
- SHE continued: design and rating calculation procedures, computation algorithm.
- Plate heat exchangers (description, usage, advantages, calculation procedure).
- Compact heat exchangers (description, usage, advantages, calculation procedure).
- Air coolers (description, usage, advantages, calculation procedure). Special heat exchangers.
- Heat exchangers with two-phase flow, boiling, condensation.
- Heat exchanger optimisation, functionality check, fouling, validation of equations.
- Fired heaters (heaters and reaction furnaces, description, usage, advantages, calculation procedure).
- Evaporators and boilers (description and usage, design procedure).