Detail předmětu

Lopatkové stroje

FSI-LLSAk. rok: 2023/2024

Předmět má seznámit studenty s aplikací základních fyzikálních zákonů především z hydromechaniky a termomechaniky při návrhu a využití velké skupiny strojů. Podstatou těchto strojů je přeměna tepelné, tlakové nebo potenciální energie na kinetickou energii proudu tekutiny a přenos této energie na rotor stroje a obráceně. Z toho vyplývá, že podstatnou částí studia je interakce reálné proudící tekutiny s obtékanými nebo protékanými tělesy. Vzhledem k velké rychlosti proudící tekutiny jsou relativně malými stroji dosahovány velké výkony. Lopatkové stroje se používají ve velkém množství aplikací a velmi širokém rozsahu pracovních podmínek. Výklad fyzikálních principů je průběžně spojován s konstrukcí lopatkových strojů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Vstupní znalosti

Základy termomechaniky a energetiky.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Course-unit credit requirements: Credit: Active participation in the exercise. The ability to solve assigned problems is verified. Solving the credit problem is a condition for obtaining course-unit credit.

Exam: The knowledge acquired during the entire semester is tested.
The exam has a written part and a conditional oral part.
The final evaluation is composed of the results of the credit and the exam.

 


Zápočtová písemka.

Učební cíle

Ukázat studentům, jaká opatření je třeba přijmout, aby bylo možno realizovat fyzikální záměry v reálném stroji a jak změna podmínek (např. druh pracovní látky, požadovaný výkon, tlak, teplota atd.) ovlivňuje konstrukci daného typu stroje. Na druhé straně je cílem ukázat, jak zvolené konstrukční provedení určuje vlastnosti a charakteristiky stroje.
Předmět umožňuje studentům získat znalosti o inženýrském využívání fyzikálních zákonů pro konstrukci a užití velké skupiny strojů. Na druhé straně ukáže, jaké prostředky musí inženýr využívat, aby dosáhl co nejlépe cílů, které vyplývají z uživatelské a ekonomické potřeby.

Základní literatura

ŠKORPÍK, Jiří. Teorie lopatkových strojů. Vydání druhé. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2022. ISBN 978-80-214-6102-4. (CS)
Kadrnožka, J.: Tepelné turbíny a turbokompresory I, CERM, Brno 2004
JAPIKSE, David. Introduction to turbomachinery, 1997. 2. vydání. Oxford: Oxford University Press, ISBN 0–933283-10-5.

Doporučená literatura

MELICHAR, Jan, BLÁHA, Jaroslav, BRADA, Karel. Hydraulické stroje–Konstrukce a provoz, 2002. 1. vydání. Praha: České vysoké učení technické v Praze, ISBN 80–01–02657–4.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ETI-P magisterský navazující

    specializace ENI , 1. ročník, zimní semestr, povinný
    specializace FLI , 1. ročník, zimní semestr, povinný
    specializace TEP , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do lopatkových strojů
2. Základní rovnice lopatkových strojů
3. Tvary lopatek a průtočných částí lopatkových strojů
4. Aerodynamika profilových mříží
5. Vnitřní ztráty lopatkových strojů a jejich vliv na návrh lopatkového stroje
6. Využití podobnosti lopatkových strojů při návrhu lopatkového stroje
7. Turbočerpadla
8. Ventilátory

Cvičení

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Osnova

Obsahem cvičení je řešení úloh:

1. Připomenutí některých pojmů z matematiky a jejich aplikace ve fyzice: Parciální derivace; Vektorový počet. Co je tenzor a Rotace vektoru, vírový a nevírový pohyb.

2.  Úlohy na základní energetickou bilanci lopatkových strojů a turbosoustrojí

3. Úlohay na výpočet rychlostních trojúhelníků 

4. Výpočet síly působící na lopatku

5. Výpočty rozložení energie v lopatkovém stroji

6. Výpočet rozložení rychlostí a dalších vyšetřovaných veličin před a za rotorem

7. Návrh tvaru spirálního hrdla a rozbor spirální dráhy; optimální tvary lopatek

8. Návrh lopatky radiálního ventilátoru;  návrh spirálního hrdla ventilátoru

9. Odhad vlastností profilové mříže na základě tvaru profilů;  výpočet parametrů profilové mříže

10. Návrh lopatkové mříže axiálního ventilátoru; výpočet celkových ztrát stupně

11. Výběr vhodného lopatkového stroje podle očekávaných měrných otáček;  návrh provozní charakteristiky ventilátoru

12. Návrh rozměrů rotoru radiálního ventilátoru; nouzový provoz čerpadla

13. Zápočtová písemka

Elektronické učební texty

Škorpík, Jiří. Informace k předmětu Lopatkové stroje (LLS), 2023. (cs)