|
|
Hlavní nabídka Prohlížení IS/STAG
Nalezené předměty, počet: 1
Stránkování výsledků vyhledávání
Nalezeno 1 záznamů
Export do Xls
Informace o předmětu
KKE / HMTA
:
Popis předmětu
Pracoviště / Zkratka
|
KKE
/
HMTA
|
Akademický rok
|
2023/2024
|
Akademický rok
|
2023/2024
|
Název
|
Heat & Mass Transfer
|
Způsob zakončení
|
Zápočet
|
Způsob zakončení
|
Zápočet
|
Akreditováno / Kredity
|
Ano,
4
Kred.
|
Forma zakončení
|
Kombinovaná
|
Forma zakončení
|
Kombinovaná
|
Rozsah hodin
|
Přednáška
2
[HOD/TYD]
Cvičení
2
[HOD/TYD]
Seminář
1
[HOD/TYD]
|
Zápočet před zkouškou
|
Ne
|
Zápočet před zkouškou
|
Ne
|
Automatické uznávání zápočtu před zkouškou
|
Ano v případě předchozího hodnocení 4 nebo nic.
|
Počítán do průměru
|
ANO
|
Vyučovací jazyk
|
Angličtina
|
Obs/max
|
|
|
|
Automatické uznávání zápočtu před zkouškou
|
Ano v případě předchozího hodnocení 4 nebo nic.
|
Letní semestr
|
0 / -
|
0 / -
|
1 / -
|
Počítán do průměru
|
ANO
|
Zimní semestr
|
0 / -
|
0 / -
|
1 / -
|
Opakovaný zápis
|
NE
|
Opakovaný zápis
|
NE
|
Rozvrh
|
Ano
|
Vyučovaný semestr
|
Zimní + Letní
|
Vyučovaný semestr
|
Zimní + Letní
|
Minimum (B + C) studentů
|
5
|
Volně zapisovatelný předmět |
Ano
|
Volně zapisovatelný předmět
|
Ano
|
Vyučovací jazyk
|
Angličtina
|
Počet dnů praxe
|
0
|
Počet hodin kontaktní výuky |
|
Hodnotící stupnice |
1|2|3|4 |
Periodicita |
každý rok
|
Periodicita upřesnění |
|
Základní teoretický předmět |
Ne
|
Profilující předmět |
Ne
|
Základní teoretický předmět |
Ne
|
Hodnotící stupnice |
1|2|3|4 |
Nahrazovaný předmět
|
KKE/EWDA
|
Vyloučené předměty
|
Nejsou definovány
|
Podmiňující předměty
|
Nejsou definovány
|
Předměty informativně doporučené
|
Nejsou definovány
|
Předměty,které předmět podmiňuje
|
Nejsou definovány
|
Graf četnosti udělených hodnocení studentům napříč roky:
Obrázek PNG
,
XLS
|
Cíle předmětu (anotace):
|
Je zhruba 5 hlavních cílů předmětu Přenos tepla a hmoty:
- Seznámit studenty s fyzikální strukturou základních i zjednodušených diferenciálních rovnic proudění a přenosu tepla při laminárním i turbulentním režimu, včetně podmínek jednoznačnosti, které jsou geometrické, fyzikální, časové a okrajové.
- Naučit, jak se řeší jednodušší případy vedení tepla analyticky a složitější úlohy numericky.
- Seznámit studenty s teorií podobnosti a jejím praktickým použitím v konvektivním sdílením tepla při tvorbě kriteriálních rovnic na základě měření.
- Naučit, jak řešit přenos hmotnosti ve dvoukomponentních směsích, a to zejména využitím analogie s kriteriálními rovnicemi známými pro konvekci tepla.
- Dodat soubor znalostí o zákonitostech sálání pevných těles a plynů včetně výpočtových metod.
|
Požadavky na studenta
|
Úspěšné zvládnutí 6 kontrolních testů a 2 výpočtových referátů, tím se získá zápočet.
Konečné hodnocení: ústní zkouška s písemnou přípravou.
|
Obsah
|
Obsah přednášek:
1. Úvod: Tepelná energie a její přenos, teplota, tensor napětí v proudící tekutině. Odvození a výklad stavové rovnice, Navier-Stokesovy rovnice a rovnice kontinuity.
2. Odvození a výklad energetické rovnice se zjednodušením na Fourier-Kirchhoffovu rov. Biot -Fourierův zákon, tepelná vodivost a její zvláštnosti u kovů a izolačních materiálů.
3. Ustředňování parciálních diferenciálních rovnic pro turbulentní proudění. Turbulentní vazkost a turbulentní tepelná vodivost vyjádřené pomocí fluktuací rychlosti a teploty. Podmínky jednoznačnosti, které doplňují diferenciální rovnice. Jsou geometrické, fyzikální, časové a okrajové pěti druhů.
4. Prandtlova teorie směšovací délky a délky ztráty entalpie. Vztah mezi turbulentní vazkostí a turbulentní tepelnou vodivostí. Teorie podobnosti ve sdílení tepla, kriteria podobnosti a jejich určení z parciálních diferenciálních rovnic, postup stanovení kriteriální rovnice.
5. Analytické řešení stacionárního vedení tepla při použití Biot-Fourierova nebo Fourier-Kirchhoffova zákona v jednoduchých nebo složených tělesech: rovinná a válcová stěna s vnitřním zdrojem tepla či bez něho, určení optimální válcové tepelné izolace.
6. Stacionární vedení tepla v prizmatické tyči vetknuté do stěny, v axiálním a radiálním žebru. Nestacionární vedení tepla řešené Fourierovou metodou, pohybující se bodový zdroj tepla a vývoj teploty v jeho okolí.
7. Diskretizace Fourier-Kirchhoffovy rovnice pro nestacionární vedení tepla při použití 2 metod: síťové a tepelných bilancí. Vlastnosti explicitních, implicitních a smíšených numerických metod. Diskretizace okrajových podmínek. Eliminace chyb a nestabilit výpočtů.
8. Teplotní a rychlostní mezní vrstva, jejich integrální rovnice využívající náhradní mezní vrstvy. Pohlhausenova metoda pro určení rozložení rychlosti a teploty v mezních vrstvách. Výpočet vývoje jejich tloušťky potřebné k učení součinitele přestupu tepla.
9. Přirozená konvekce počítaná na základě experimentálních výsledků. Určení potřebných kriterií podobnosti použitím dimenzionální analýzy. Přirozená konvrkce v otevřeném a uzavřeném prostoru počítaná použitím Michejevových kriteriálních rovnic.
10. Nucená konvekce ve vyvinutém a nevyvinutém proudění v trubkách a kanálech. Určení kriterií podobnosti potřebných pro platné kriteriální rovnice. Konvekce při příčném obtékání osamělých trubek a trubkových svazků uspořádaných v řadách nebo vystřídaně.
11. Konvekce při varu kapaliny v nádobě a v trubkách. Podmínky pro vznik bublin nebo flmového varu v nádobě. Kružilinova kriteria podobnosti pro určení součitele přestupu tepla při bublinovém varu v nádobě. Krize varu v trubkách a jak jí zabránit v parních kotlech.
12. Konvekce při kondenzaci páry na vodorovných trubkových svazcích, svislých trubkách a na vertikálních stěnách. Dva typy kondenzace: upřednostňovaná filmová a kapková. Podmínky pro rychlý průběh kondenzace v kondenzátorech.
13. Přenos hmotnosti ve směsích plynů způsobený různou koncentrací komponent, Fickův a Steffanův zákon. Konvekce vybuzená difúzí. Analogie mezi rovnicemi teplotní a difúzní mezní vrstvy, mezi přenosem tepla a hmotnosti. Difúzní kriteria a kriteriální rovnice.
14. Tepelné výměníky: regenerátor, rekuperátor (protiproud, souproud, křížový, násobný křížový, atd), směšovací, speciální (Ljungstroem, tepelná trubice, vírová trubice) a jejich vlastnosti. Výpočet středního logaritmického rozdílu teplot pracovních medií, součinitel prostupu tepla a přenášené teplo v různých typech rekuperativních výměníků tepla.
15. Sálání: Planckův zákon, Stefan-Boltzmanův, Kirchhoffův a Lambertův zákon, efektivní sálavost, výměna tepla mezi paralelními a obecně položenými povrchy, součinitel osálání. Sálání plynů, sálavost vlhkého atmosférického vzduchu, když obsahuje CO2.
|
Aktivity
|
|
Studijní opory
|
|
Garanti a vyučující
|
|
Literatura
|
-
Základní:
Breeze, P. Combined Heat and Power. 2017. ISBN 0128129085.
-
Základní:
Rathore, M.M. Engineering Heat Transfer. New Delhi, 2009. ISBN 0763777528.
-
Základní:
Welty, J.R., Wics, C.E., Wilson, R.E. Rorrer, G.L. Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer. New York, Brisbane, Toronto, Singapore, 2001. ISBN 0-471-38149-7.
-
Základní:
Ghajar, A.J. Heat and Mass Transfer. New York, 2014. ISBN 9789814595278.
-
Rozšiřující:
Yadigarogh, G., Ziskind, G. Multiphase Flow Phenomena and Applications. 2018. ISBN 9789813227385.
-
Doporučená:
Naterer, G.F. Advanced Heat Transfer. 2018. ISBN 9781138579323.
-
Doporučená:
Serth, R. Process Heat Transfer. 2014. ISBN 0123971950.
-
On-line katalogy knihoven
|
Časová náročnost
|
Všechny formy studia
|
Aktivity
|
Časová náročnost aktivity [h]
|
Příprava na zkoušku [10-60]
|
50
|
Vypracování seminární práce v magisterském studijním programu [5-100]
|
40
|
Příprava na souhrnný test [6-30]
|
15
|
Celkem
|
105
|
Prezenční forma studia
|
Aktivity
|
Časová náročnost aktivity [h]
|
Kontaktní výuka
|
60
|
Celkem
|
60
|
|
Předpoklady
|
Odborné znalosti - pro úspěšné zvládnutí předmětu se předpokládá, že je student před zahájením výuky schopen: |
- pracovat s obyčejnými a parciálními diferenciálními rovnicemi,
- používat alespoň jeden komerční výpočtový program, nejlépe MATLAB,
- připravit a prezentovat individuální výpočtovou zprávu. |
Odborné dovednosti - pro úspěšné zvládnutí předmětu se předpokládá, že student před zahájením výuky dokáže: |
- řešit běžné typy obyčejných diferenciálních rovnic 1. a 2. řádu,
- vypočítat vlastnosti jednoduchých proudění: rychlostní profil, průtočné množství, tlakovou ztrátu, síly na stěny atd.
- určit termodynamické parametry průběhu vratných změn idealních plynů a par, pracovat s diagrami p-v. T-s, h-s. |
Obecné způsobilosti - před zahájením studia předmětu je student schopen: |
mgr. studium: samostatně získávají další odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti na základě především praktické zkušenosti a jejího vyhodnocení, ale také samostatným studiem teoretických poznatků oboru., |
|
Výsledky učení
|
Odborné znalosti - po absolvování předmětu prokazuje student znalosti: |
- je seznámen se strukturou základních diferenciálních rovnic proudění a sdílení tepla včetně podmínek jednoznačnosti,
- naučil se jak řešit jednoduché případy vedení tepla analyticky a komplikovanější úlohy numericky,
- je seznámen s teorií podobnosti a jejím praktickým využíváním v konvektivním přestupu tepla,
- naučil se řešit přenos hmotnosti ve dvoukomponentních směsích (difúze způsobená rozdílnou koncentrací složek směsi),
- získal komplexní znalost o sálání pevných těles a plynů včetně výpočtových metod. |
Odborné dovednosti - po absolvování předmětu prokazuje student dovednosti: |
- vypočítá stacionární nebo nestacioinární teplotní pole v tělese jednoduchého tvaru analyticky, v tělese složitého tvaru numericky, včetně tepelných toků, a to při pěti různých okrajových podmínkách;
- použitím integrální rovnice rychlostní a teplotní mezní vrstvy, student stanoví součinitel přestupu tepla z tělesa do tekutiny a množství ztraceného tepla;
- navrhne vhodný výměník tepla pro požadované parametry. |
Obecné způsobilosti - po absolvování předmětu je student schopen: |
mgr. studium: plánují, podporují a řídí s využitím teoretických poznatků oboru získávání dalších odborných znalostí, dovedností a způsobilostí ostatních členů týmu, |
|
Hodnoticí metody
|
Odborné znalosti - odborné znalosti dosažené studiem předmětu jsou ověřovány hodnoticími metodami: |
Ústní zkouška, |
Test, |
- 6 testů v průběhu semestru;
- ústní zkouška s písemnou přípravou (kombinovaná). |
Odborné dovednosti - odborné dovednosti dosažené studiem předmětu jsou ověřovány hodnoticími metodami: |
Seminární práce, |
2 výpočtové referáty na individuální zadání |
Obecné způsobilosti - obecné způsobilosti dosažené studiem předmětu jsou ověřovány hodnoticími metodami: |
Ústní zkouška, |
Test, |
|
Vyučovací metody
|
Odborné znalosti - pro dosažení odborných znalostí jsou užívány vyučovací metody: |
Přednáška založená na výkladu, |
Cvičení (praktické činnosti), |
Odborné dovednosti - pro dosažení odborných dovedností jsou užívány vyučovací metody: |
Cvičení (praktické činnosti), |
Studenti vypracují 2 výpočové referáty ve formě výzkumné zprávy z kondukce a konvekce každý s individuálním tématem |
Obecné způsobilosti - pro dosažení obecných způsobilostí jsou užívány vyučovací metody: |
Přednáška založená na výkladu, |
|
|
|
|