Detail předmětu

Lopatkové stroje

FSI-LLSAk. rok: 2024/2025

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

Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Ověřuje se schopnost řešit zadané úlohy. Vyřešení zápočtové úlohy v rámci zápočtové písemky je podmínkou pro získání zápočtu.

Zkouška: Prověřují se znalosti získané v průběhu celého semestru.
Zkouška má písemnou část a podmíněnou ústní část. Závěrečné hodnocení se skládá z výsledků zápočtu a zkoušky.

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.

Studijní opory

https://www.transformacni-technologie.cz/informace-k-predmetu-lopatkove-stroje.html

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

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

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

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

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)