Detail předmětu

Turbíny a turbokompresory

FSI-LT1Ak. rok: 2023/2024

Předmět Turbíny a turbokompresory je přímým pokračováním předmětu Lopatkové stroje (LLS). Úvodní část předmětu je věnována dynamice tekutin, která doplňuje teorie lopatkových strojů tak, aby bylo možno komplexně a v kontextu vysvětlit návrh a provoz větrných i tepelných turbín a turbokompresorů. Průběžně je poukazováno na souvislosti konstrukční, projekční, provozní, ekonomické a na ekologické dopady. Během studia jsou studenti seznamováni s vývojem znalostních bází a jejich uplatňování v konstrukci tepelných turbín a turbokompresorů, dosahovanými výsledky a výhledy do budoucna.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Vstupní znalosti

Teorie lopatkových strojů, základy termomechaniky a energetiky.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Ověřuje se schopnost řešit zadané úlohy. Podmínkou k získání zápočtu je vyřešení zápočtové úlohy.

Zkouška: Prověřuje se znalosti získané během celého semestru.
Zkouška má písemnou část a podmíněnou ústní.
Závěrečné hodnocení je složeno s výsledků při zápočtu i zkoušce.

 


Zápočtová písemka.

Učební cíle

Cílem předmětu je umožnit studentům pochopení základních principů turbín a turbokompresorů tak, aby byly schopni pracovat na jakékoliv úrovni návrhu, výroby a provozu turbín a turbokompresorů.


Výsledkem předmětu je vzdělání studentů v oblasti dynamiky tekutin, větrných turbín, tepelných turbín a turbokompresorů.

Základní literatura

Alexander S. Leyzerovich, Steam Turbines for modern Fossil-Fuel power Plant, The Fairmont Press, Inc. 2008
D. Japkise, Centrifugal Compressor Design and Performance, 1996, ISBN 0-933283-03-2.
HANSEN, Martin. Aerodynamics of wind turbines, 2008. Second edition. London: Earthscan Ltd., ISBN 978-1-84407-438-9.
Kadrnožka, J.: Plynové turbiny a turbokompresory, VUT Brno, 1986
Kadrnožka, J.: Tepelné turbíny a turbokompresory, Cerm, Brno, 2004 (CS)
KOUSAL, Milan. Spalovací turbíny, 1980. 2. vydání, přepracované. Praha: Nakladatelství technické literatury, n. p.
M. Boyce, Gas turbine Engineering Handbook, third edition, 2006, ISBN -13: 978-0-7506-7846-9.
ŠKORPÍK, Jiří. Teorie lopatkových strojů. Vydání druhé. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2022. ISBN 978-80-214-6102-4. (CS)
ŠKORPÍK, Jiří. Tepelné turbíny a turbokompresory: vlastnosti, návrh, provoz a vybrané statě z proudění plynů a par. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2020. ISBN 978-80-214-5847-5. (CS)

Doporučená literatura

Cohen H., Rogers, C.: Saravanamutto H., Gas Turbine Theory, 1998
MATTINGLY, Jack, HEISER, William, PRATT, David, Aircraft Engine Design, 2002. Second edition. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics, ISBN 1-56347-538-3.
Ščeglajev, A., V.: Parní turbiny I, II, SNTL Praha, 1983
Traupel, W.: Thermische turbomaschinen, I, II, Springer-Verlag, Berlin, 1998

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ETI-P magisterský navazující

    specializace ENI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Osnova

Dynamika tekutin:
1. Termodynamické vlastnosti tekutin
1-2.  Škrcení plynů a par
2-3. Machovo číslo a efekty při proudění vysokými rychlostmi
3-4. Proudění plynů a par tryskami
4. Proudění plynů a par difuzory

Turbína a turbokompresory:
5-6.  Větrné turbíny
6. Větrné elektrárny
7-8. Termodynamika tepelných turbín a turbokompresorů
9-10. Turbokompresory
10. Provoz a zapojení turbokompresoru v technologickém celku
11. Plynové turbíny a turbodmychadla
12. Provoz plynových turbín a turbodmychadel
13. Materiály a teorie strojních částí lopatkových strojů

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Osnova

Obsahem cvičení je řešení úloh:

1-2. Aplikace konstrukce h-s diagramu pomocí teorie porovnávací izobary při termodynamických výpočtech lopatkových srojů

3-4.  Výpočet axiálního stupně se zkroucenými lopatkami při stlačitelném proudění a uvažování ztrát

5. Úloha na škrcení vodní páry; úlohy na parametry rázových vln

6.  Výpočet reálné expanze páry v Lavalově trysce a návrh jejího tvaru;  výpočet ztráty přes labyrintovou ucpávku

7. Výpočet tvaru difuzoru s konstantním gradientem tlaku

8-9.  Úlohy na výpočet tvaru lopatky větrné turbíny

10. Základní výpočet přetlakového stupně parní turbíny

11. Výpočet přídavných ztrát vícestupňové komprese; výpočet polytropické účinnosti povrchově chlazeného kompresoru

12. Výpočet polytropické účinnosti kompresoru s mezichlazením

13. Zápočtová písemka