Předmět: Přenos tepla a hmoty

» Seznam fakult » FS » KEZ
Název předmětu Přenos tepla a hmoty
Kód předmětu KEZ/PTH
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Magisterský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština, Angličtina
Statut předmětu Povinný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Dostupnost předmětu Předmět je nabízen přijíždějícím studentům
Vyučující
  • Dančová Petra, doc. Ing. Ph.D.
  • Novosád Jan, Ing. Ph.D.
  • Vít Tomáš, prof. Ing. Ph.D.
Obsah předmětu
Přednášky: 1. Základní pojmy z termodynamiky a přenosu tepla. Základy bilancování přenosu hmoty a energie: Základní pojmy teorie přenosových jevů. ([1] - kapitola 1) 2. Bilancování fyzikálních veličin. Bilance hybnosti, hmoty a energie. Kinematika proudění tekutiny. Konstitutivní rovnice tekutiny: ([1] - kapitola 2, 5) 3. Přenos tepla a jeho mechanismy: Fourier-Kirchhoffova rovnice, stacionární vedení tepla rovinnou, válcovou a kulovou stěnou. ([1] - kapitola 7, 8.1) 4. Analogie mezi přenosem tepla a el. nábojem. Vícerozměrné vedení tepla ([1] - kapitola 8.1) 5. Nestacionární vedení tepla: Základní pojmy, postup při řešení základních případů. ([1] - kapitola 8.2) 6. Základy teorie podobnosti: podobnostní čísla, kriteriální rovnice ([1] - kapitola 9.1., podklady pro přednášky) 7. Konvektivní přenos tepla: laminární x turbulentní proudění, proudění v potrubí x obtékání těles, analytické řešení základních případů. ([1] - kapitola 9.1., 9.2.) 8. Konvektivní přenos tepla: nucená konvekce, volná konvekce. Postup řešení s použitím kriteriálních rovnic. ([1] - kapitola 9.2, 10) 9. Přenos tepla při změně skupenství: Var kapaliny v potrubí a ve velkém objemu, blánová a kapičková kondenzace. ([1] - kapitola 11) 10. Přenos tepla zářením: Základní pojmy a rovnice. ([1] - kapitola 12.1.) 11. Přenos tepla zářením: Přenos tepla zářením mezi tuhými tělesy, radiace plynů ([1] - kapitola 12.2.) 12. Hlavní pojmy a mechanismy přenosu hmoty: Koncentrace, rychlost pohybu, hustota toku ve vícesložkových směsích ([1] - kapitola 13.1.,13.2.) 13. Bilance složky, základní rovnice přenosu hmoty. Přenos hmoty difuzí: stacionární obousměrná ekvimolární difuze, jednosměrná difuze. ([1] - kapitola 13.3.,13.6.) 14. Difuze v plynech, kapalinách a pevných látkách, difuze s chemickou reakcí, nestacionární difuze. Konvektivní přenos hmoty, současný přenos tepla a hmoty ([1] - kapitola 14, 15) Cvičení: 1. Opakování pojmů z lineární algebry a mechaniky tekutin 2. Opakování základů přenosu tepla z předmětu Termodynamika 3. Řešení Fourier-Kirchhoffovy rovnice. (D.Cv. 1) 4. Řešení úloh spojených s jedno- a vícerozměrným vedením tepla. Numerické simulace úloh z vedení tepla. 5. Řešení úloh nestacionárního vedení tepla - malá tělesa, rozlehlá tělesa, použití rovnic a no-mogramů. 6. Nestacionární vedení tepla ve vícerozměrných tělesech (D.Cv. 2) 7. Výpočet součinitele přestupu tepla s použitím teorie podobnosti 8. Postup při návrhu výměníků tepla 9. Využití variačních metod ve výpočtech přenosu tepla. Ukázky a možnosti aplikací. (D.Cv. 3) 10. Radiace černého tělesa. Výpočet součinitele ozáření. 11. Radiace šedého tělesa konečných rozměrů. 12. Výpočet složení směsí, výpočty hmotnostních a molárních toků složek v systému. Převody základních veličin. 13. Výpočet přenosu hmoty obousměrnou a jednosměrnou difuzí. Konvektivní přenos hmoty. 14. Rezerva. Zápočet

Studijní aktivity a metody výuky
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Dialogické metody (diskuze, rozhovor, brainstorming), Samostatná práce studentů (studium textů, literatury, problémové úkoly,výzkum, pisemná práce), Demonstrace
  • Účast na výuce - 56 hodin za semestr
Výstupy z učení
V rámci předmětu jsou vyučovány základní mechanismy přenosových jevů. Hlavními tématy jsou: Bilanční rovnice, Eulerův a Lagrangeův popis, základní mechanismy přenosu tepla, stacionární a nestacionární vedení tepla, konvektivní přenos tepla, přenos tepla při změně skupenství, přenos tepla zářením, metody výpočtu součinitele ozáření. Přenos hmoty molekulární difusí, konvektivní přenos hmoty, současný přenos tepla a hmoty, Reynoldsova analogie, Chilton-Colburnova analogie.
Studenti získávají teoretické a praktické zkušenosti k řešení různých případů spojených s přenosem tepla a hmoty.
Předpoklady
Termodynamika, Mechanika tekutin

Hodnoticí metody a kritéria
Kombinovaná zkouška

Zápočet - aktivní účast na cvičeních a vypracování zadaných prací. Zkouška - písemná, popř. ústní.
Doporučená literatura
  • BIRD, B.R. a kol.:. Přenosové jevy. Praha, 1968.
  • BIRD, B.R. a kol. Transport Phenomena-2nd edition, Wiley, New York (2002).
  • HOTTEL, H. C.,SAFORIM, A, F. Přenos tepla zářením. Překlad z angl. originálu McGraw-Hill. 1. vyd. Praha: SNTL 1979. 504 s..
  • INCROPERA, F. P., DeWITT, D. P. Introduction to Heat Transfer, 2006, Wiley; 5 edition.
  • LIENHARD IV, J. H LIENHARD V, J. H. A Heat Transfer Textbook, http://web.mit.edu/lienhard/www/ahtt.html.
  • MODEST, M. F. Radiative Heat Transfer, McGraw - Hill, New York, 1993.
  • ŠESTÁK, J. - RIEGER, F. Přenos hybnosti, tepla a hmoty. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998..


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr