Detail předmětu

Turbíny a turbokompresory

FSI-LT1Ak. rok: 2024/2025

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  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 z výsledků při zápočtu i zkoušce.

 

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

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CLS , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

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.  Aerodynamika větrných turbín
6. Větrné elektrárny
7.  Termodynamika turbokompresorů
8. Provedení turbokompresorů
9. Termodynamika turbín; Ztráty změnou meridánové rychlosti – teorie kuželového stupně
10-11. Provedení parních turbín
12. Provedení plynových turbín
13. Provedení turbodmychadel

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

Osnova

Obsahem cvičení je řešení úloh:

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

2.  Výpočet axiálního stupně se zkroucenými lopatkami při stlačitelném proudění a uvažování ztrát

3.  Úlohy na parametry rázových vln

4. Výpočet reálné expanze páry v Lavalově trysce a návrh jejího tvaru; výpočet tvaru difuzoru s konstantním gradientem tlaku

5. Úloha na škrcení vodní páry; výpočet ztráty přes labyrintovou ucpávku

6.  Úlohy na výpočet tvaru lopatky větrné turbíny; úloha na výpočet optimálního výkonu větrné turbíny

7. Výpočet přídavných ztrát vícestupňové komprese; výpočet vnitřní účinnosti povrchově chlazeného turbokompresoru

8-9.   Výpočet vnitřní účinnosti kompresoru s mezichlazením; základní termodynamický návrh stupně turbokompresoru

10. Základní výpočet přetlakového stupně parní turbíny

11. Stanovení průtoku pracovní tekutiny jednotlivými větvemi technologického celku

12. Průtok turbínou při změně hmotnostního toku

13. Zápočtová písemka