|
Vyučující
|
-
Beran Václav, doc. RNDr. Ph.D.
-
Sládečko Jan, Ing.
-
Kuneš Jan, doc. Ing. Ph.D.
-
Bečvář Petr, Ing. Ph.D.
-
Vojna Petr, Ing.
-
Musil Zdeněk, Ing.
-
Bárta Roman, doc. Dr. RNDr.
-
Jarolím Pavel, doc. Ing. Ph.D.
-
Mužík Pavel, Ing.
-
Kocáb Bohumír, Ing.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Základní pojmy a veličiny. Termodynamický systém. Stavové vlastnosti. Termodynamická rovnováha. Mikroskopické základy. Základní pojmy. Termodynamický systém. Stavové vlastnosti. Termodynamická rovnováha. Stlačitelnost, roztažnost, rozpínavost a jejich vzájemný vztah. Boylův zákon, Gay-Lussacův zákon, Charlesův zákon. Rovnice stavu ideálního plynu. Obecná plynová konstanta. 2. Termodynamická soustava. Roztažnost, rozpínavost, stlačitelnost a jejich vzájemný vztah. Termické a tepelné stavové veličiny. Ideální plyn: Zákon Gay-Lussacův, Charlesův, Boyle-Mariotteův. Stavová rovnice. Avogadrův zákon. Univerzální a měrná plynová konstanta. Měrná tepelná kapacita. Kvazistatický proces. Stavový diagram, rovnice, děj. Vtlačovací a technická práce. První zákon termodynamiky. Entalpie. První zákon pro celkovou energii. 3. Druhý zákon termodynamiky a jeho matematická formulace. Tepelné stroje. Carnotův oběh a jeho účinnost. Vratný stroj. Adiabata, izoterma. Účinnost. Měrná entropie. Diagram tlak-objem. Tepelné čerpadlo. 4. Entropie. Základní vratné změny ideálního plynu, absolutní a technická práce. Diagram teplota-entropie. Základní vratné změny ideálního plynu. 5. Kompresory: jednostupňový pístový kompresor, škodlivý objem, účinnost, dvoustupňová komprese s mezichlazením, kompresní práce, optimální dělicí tlak. Porovnávací oběhy s ideálním plynem: Lenoirův, Ottův, Dieselův, Sabateův. Účinnost těchto oběhů a porovnání účinností při různých podmínkách. Ericsson-Braytonův cyklus bez a s výměníkem tepla, Humpreyho cyklus. Stirlingův oběh, jeho výhody a účinnost. Chladicí cyklus. 6. Idealizace reálného procesu. Směsi ideálních plynů, parciální tlaky, měrný objem směsi, plynová konstanta a molární hmotnost směsi. Jednorázové a kontinuální směšování ideálních plynů. Termodynamika proudícího ideálního plynu. Rychlost zvuku, kritická rychlost a kritický tlakový poměr. Hugoniotův teorém. 7. Lavalova dýza a Venturiho trubice. Saint-Venant-Wantzelova rovnice. Kritický poměr tlaků. Hmotnostní průtok dýzou při kritickém a podkritickém proudění. Vliv změny protitlaku u Lavalovy dýzy. Kolmá rázová vlna. Škrcení ideálního plynu. Aerodynamický ohřev. Přechod od ideální k reálné tekutině, diagram teplota-entropie. Van der Waalsův plyn a jeho stavová rovnice. Izotermy ve Van der Waalsově plynu. Maxwellovo pravidlo. 8. Termodynamická plocha reálné tekutiny. Měrná tepelná kapacita a isoentropický koeficient reálné tekutiny. Mollierův diagram. Suchost a vlhkost. Tepelné veličiny v mokré vodní páře. Skupenské teplo. Clapeyron-Clausiova rovnice. Škrcení reálných tekutin, Joule-Thompsonův součinitel, inverzní teplota. Škrcení vodní páry. Lindeho zkapalňovač. Směšování reálných tekutin. Termodynamika proudícího reálného plynu. Rychlost zvuku. Rankine-Clausiův oběh a zvyšování jeho účinnosti. Chladící oběhy s reálnými tekutinami. Organické Rankinovy cykly. 9. Vlhký vzduch: Rosný bod, absolutní, relativní a měrná vlhkost. Plynová konstanta, měrný objem, měrná tepelná kapacita a entalpie vlhkého vzduchu. Sdílení tepla. Kondukce: Fourierův zákon, součinitel vedení tepla, stacionární vedení tepla rovinnou, válcovou a kulovou stěnou. Konvekce: Newtonův zákon, součinitel přestupu a prostupu tepla, nestacionární vedení tepla. Vedení tepla s vnitřním zdrojem tepla. Analytické a numerické řešení nestacionárního vedení tepla. 10. Vedení tepla s vnitřním zdrojem rovinnou stěnou. Výměníky tepla, střední logaritmický tepelný spád. Sálání (radiace): Lambertův zákon. Planckův zákon. Wienův zákon. Stefan-Boltzmanův zákon. Výměna tepla sáláním mezi dvěma šedými rovinnými stěnami. Kirchhoffův zákon. Stínicí plochy. 11. Teorie podobnosti, podobnostní čísla. Rayleigh-Bénardova nestabilita. Kriteriální rovnice. Konvekce: Nucená a přirozená (volná) konvekce. Principy dynamické podobnosti nucené a přirozené konvekce. Přirozená konvekce v omezeném prostoru. 12.Využití znalostí z termomechaniky v technické praxi. 13. Dotazy, konzultace.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednáška, Cvičení
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 35 hodin za semestr
- Příprava na souhrnný test [6-30]
- 30 hodin za semestr
- Kontaktní výuka
- 65 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| úspěšně složit 2 zkoušky z matematiky na FST, FAV, FEL nebo na jiné technické univerzitě |
| získávat další odborné znalosti samostatným studiem teoretických poznatků |
| Odborné dovednosti |
|---|
| řešit matematické úlohy na úrovni 2 zkoušek z matematiky na FST, FAV, FEL nebo na jiné technické univerzitě |
| získávat samostatně další odborné dovednosti na základě praktických zkušeností a jejich vyhodnocení |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: své učení a pracovní činnost si sám plánuje a organizuje, |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| vyložit srozumitelně a přesvědčivě odborníkům i laiků základní zákony termodynamiky a sdílení tepla |
| vyložit tepelné procesy s ideálním plynem a reálnými tekutinami |
| Odborné dovednosti |
|---|
| řešit úlohy z termodynamiky a sdílení tepla |
| použít samostatně své znalosti k termodynamické analýze tepelných procesů |
| získávat další odborné znalosti a dovednosti na základě praktických zkušeností a provádět jejich vyhodnocení |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Písemná zkouška, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Test, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Písemná zkouška, |
|
Doporučená literatura
|
-
GRODA, Bořivoj; TRÁVNÍČEK, Petr; VÍTĚZ, Tomáš. Termomechanika. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2017. ISBN 978-80-7509-516-9.
-
GRODA, Bořivoj; VÍTĚZ, Tomáš. Termomechanika: cvičení. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2015. ISBN 978-80-7509-319-6.
-
Mareš, Radim. Kapitoly z termomechaniky. Plzeň: Západočeská univerzita, 2008. ISBN 978-80-7043-706-3.
-
PAVELEK, Milan. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM. Učební texty vysokých škol, 2011. ISBN 978-80-214-4300-6.
|