Termomechanika

Studijní plán: Aplikované strojírenství - kombi, platný od ZS 2022/2023

Předmět Termomechanika (TM)
Garantuje Katedra technických studií (KTS)
Garant doc. Ing. Radek Kolman, Ph.D.
Jazyk česky
Počet kreditů 5
Prezenční studium
Přednáška2 h
Cvičení2 h
Kombinované studium
Tutoriál / přednáška8 h
Cvičení6 h
Studijní plán Typ Sem. Kred. Ukon.
Aplikované strojírenství - kombi, platný od ZS 2020/2021 P 4 5 kr. Z,ZK
Aplikované strojírenství - kombi, platný od ZS 2022/2023 P 4 5 kr. Z,ZK
Aplikované strojírenství - platný od ZS 2020/2021 P 4 5 kr. Z,ZK
Aplikované strojírenství - platný od ZS 2022/2023 P 4 5 kr. Z,ZK

Anotace

Předmět Termomechanika předkládá znalosti z vědního oboru termodynamika, sdílení tepla a dynamika plynů. Obsah přednášek je přizpůsoben potřebám pro průmyslovou a strojírenskou praxi. Cílem předmětu je propojení základním pojmů, principů a metod v termomechanice s ostatními matematickými, technickými a fyzikální předměty studia. Důraz je kladen na aplikaci teoretické části předmětu pro potřeby běžné technické praxe.

Znalosti: student zná základní fyzikální principy termodynamiky, sdílení a přenosu tepla, dynamiky plynů a jejich chování a vlastností. Vyzná se principech tepelných strojů a jejcih obězích. Zná použití teoretických a experimentálních metod pro technický návrh, dimenzování a optimalizační úlohy termomechaniky.

Dovednosti: student umí použít získané dovednosti pro návrh, dimenzování, optimalizační úlohy termomechaniky.

 

Osnova předmětu:

1. Základní pojmy a definice. Stavové veličiny. Teplo a práce.

2. Fenomenologická termodynamika. První, druhá a třetí hlavní věta termodynamiky pro otevřené a uzavřené soustavy. Tepelné capacity.

3. Stavová změna a oběh, Carnotův oběh. Základní vratné a nevratné stavové změny.

4. Modely plynů a stavové rovnice, ideální plyn , plyn Van der Waalsův, plyn polodokonalý. Stavové změny ideálního plynu.

5. Vodní pára. Řešení stavových změn ve vodní páře.

6. Oběhy tepelných motorů a strojů. Oběhy chladicích strojů s plyny a parami.

7. Vlhký vzduch. Základní veličiny a jejich měření.

8. Základy sdílení tepla. Mechanismy sdílení tepla. Vedení tepla v tuhých látkách.

9. Sdílení tepla prouděním. Přestup tepla.

10. Teplotní záření. Sdílení tepla zářením.

11. Základy řešení tepelných výměníků.

12. Stlačitelnost tekutiny a její projevy. Základní rovnice proudění stlačitelné tekutiny. Rychlost zvuku a Machovo číslo. Stavové chování stlačitelné tekutiny. Izoentropické proudění.

13. Proudění tryskami a difusory. Kolmá rázová vlna.

14. Ukázka numerických simulací vybraných úloh termomechaniky

Sylabus

  • 1. Základní pojmy a definice. Stavové veličiny. Teplo a práce.
  • 2. Fenomenologická termodynamika. První, druhá a třetí hlavní věta termodynamiky pro otevřené a uzavřené soustavy. Tepelné kapacity.
  • 3. Stavová změna a oběh, Carnotův oběh. Základní vratné a nevratné stavové změny.
  • 4. Modely plynů a stavové rovnice, ideální plyn , plyn Van der Waalsův, plyn polodokonalý. Stavové změny ideálního plynu.
  • 5. Vodní pára. Řešení stavových změn ve vodní páře.
  • 6. Oběhy tepelných motorů a strojů. Oběhy chladicích strojů s plyny a parami.
  • 7. Vlhký vzduch. Základní veličiny a jejich měření.
  • 8. Základy sdílení tepla. Mechanismy sdílení tepla. Vedení tepla v tuhých látkách.
  • 9. Sdílení tepla prouděním. Přestup tepla.
  • 10. Teplotní záření. Sdílení tepla zářením.
  • 11. Základy řešení tepelných výměníků.
  • 12. Stlačitelnost tekutiny a její projevy. Základní rovnice proudění stlačitelné tekutiny. Rychlost zvuku a Machovo číslo. Stavové chování stlačitelné tekutiny. Izoentropické proudění.
  • 13. Proudění tryskami a difusory. Kolmá rázová vlna.
  • 14. Ukázka numerických simulací vybraných úloh termomechaniky

Doporučená literatura

  • PAVELEK, Milan; kolektiv. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2011, ISBN: 978-80-214-4300-6.
  • RAČEK, Jiří. Mechanika tekutin a termomechanika, Brno: Novpress, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009, ISBN: 978-80-214-3881-1.
  • VÍTĚZ, Tomáš; KOUTNÝ Tomáš; TRÁVNÍČEK, Petr. Tabulky pro termomechaniku a mechaniku tekutin. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2016, ISBN: 978-80-7509-402-5.
  • JÍCHA, Miroslav. Přenos tepla a látky, Brno: Akademické nakladatelství CERM, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2001, ISBN 80-214-2029-4.
  • ŠAFAŘÍK, Pavel; VESTFÁLOVÁ, Magda. Termodynamika vlhkého vzduchu, Praha : České vysoké učení technické v Praze, 2016, ISBN: 978-80-01-06020-9.
  • JAROŠ, Michal; ŠTĚTINA, Josef, Termomechanika - sbírka příkladů, Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2020, ISBN 978-80-214-5885-7.
  • CENGEL, Yunus A.; Boles, Michael A. Thermodynamics: An Engineering Approach, McGraw-Hill Education, 2014, ISBN 978-0073398174.
  • Studijní opory v LMS Moodle

^ nahoru ^