Předmět lopatkové stroje se zabývá základní naukou těchto strojů v celé šíři. Seznamuje studenty se základy konstrukce, návrhu i provozu. Přednášky obsahují dostatečné množství informací k základnímu návrhu lopatkového stroje nejen pro potřeby následného přesného výpočtu, ale i pro potřeby nabídky či posouzení vhodnosti lopatkového stroje pro danou aplikaci.
Na tento předmět obvykle navazuje, podle oboru studenta (Energetické inženýrství, Fluidní inženýrství, Technika prostředí), další předmět zaměřený na konkrétní typy lopatkových strojů (Tepelné turbíny a turbokompresory, Parní turbíny, Vodní turbíny I, II, Čerpadla I, II , Ventilátory).
Výklad tohoto předmětu předpokládá alespoň základní znalosti hydromechaniky, termomechaniky, energetických zdrojů a principy transformace energie.
Veškeré přednášky budou v průběhu semestru dostupné on-line na doméně turbomachinery.education, viz také níže odkaz u každé přednášky.
Materiály z výše uvedeného on-line zdroje byly vydány i jako skripta "Teorie lopatkových strojů". Tzn., že texty jsou totožné, s tím rozdílem, že skripta obsahují i řešení úloh, které budeme probírat na cvičení.
Skripta si lze půjčit ve fakultní knihovně, zakoupit ve fakultní skriptárně nebo objednat v e-shopu vydavatele zde: https://www.cerm.cz/skorpik-jiri-teorie-lopatkovych-stroju.
Odkazy na další literaturu, která by vám mohla pomoct při vašem studiu naleznete vždy na konci jednotlivých článků ve skriptech i on-line zdroji. Užitečným doplňkem při studiu může být pdf kniha [INGRAM, Grant, 2009, Basic Concepts in Turbomachinery, Grant Ingram & Ventus Publishing Aps, ISBN 978-87-7681-435-9] (volně ke stažení na https://bookboon.com/en/key-concepts-in-turbo-machinery-ebook), která je sice velmi stručná, ale obsahuje anglický slovník pojmů z oboru lopatkových strojů.
Při hodnocení studenta vycházím z toho kolik získal celkem bodů ze zápočtové písemky, písemné a ústní části zkoušky. Přičemž maximální počet bodů je 10. Přepočet bodů na známku ukazuje Tabulka 1.
body | známka | body | známka | |||
9-10 | A | 6-6,5 | D | |||
8-8,5 | B | 5-5,5 | E | |||
7-7,5 | C | <5 | F |
Zápočtová písemka je hodnocena maximálně 3 body. Přičemž k získání zápočtu stačí 1 bod.
Zápočtová písemka se skládá z řešení slovní úlohy. K jejímu vyřešení bude moci student použít kalkulačku – za kalkulačku nepovažuji přístroje s možností vzdálené komunikace (mobil, tablet apod.). Během řešení zápočtové úlohy lze nahlížet do skript Teorie lopatkových strojů (2. vydání, 2022), které budou k dispozici všem studentům (budou ležet na neobsazené lavici).
Připraveno je celkem 12 zadání, které jsou uvedeny v kapitole Zadání zápočtových úloh, s. 1.5.
Průběh zápočtové písemky je následující: Každý student si vylosuje zadání úlohy na listě formátu A4. Řešení bude psát přímo na list se zadáním úlohy, na který napíše i své jméno. Zápočtová písemka i s losováním trvá 2x50 min. V případě neuspokojivého hodnocení či nemoci může student absolvovat opravnou zápočtovou písemku.
Termíny zápočtové písemky budou včas vypsány a obvykle korespondují s termíny zkoušek, přičemž prvním možným termínem je poslední (13) cvičení.
Zkouška se skládá z písemné a podmíněné ústní části hdonocených 5, respektive 2 body.
V písemné části zkoušky student dostane 5 otázek, přičemž za každou správnou odpověď na otázku může získat 1 bod. Doba na písemnou odpověď na zadané otázky je 50 minut. Uvedených 5 otázek je náhodným výběrem z otázek, které jsou zveřejněny v kapitole Otázky písemné části zkoušky, s. 1.18.
Po dokončení písemné části zkoušky mohou studenti, kteří v celkovém součtu za písemnou část a zápočtové písemky získali alespoň 7 bodů, abslovovat i nepovinnou ústní část zkoušky.
V ústní části zkoušky budu klást doplňující otázky a zkoušet porozumění tématu. V ústní části zkoušky může student získat další 2 body.
Předmět Lopatkové stroje je složen ze 13 dvouhodinových přednášek a ze 13 dvouhodinových cvičení.
Samozřejmě na první přednášce začínáme zveřejněním podmínek pro získání zápočtu a zkoušky, viz výše kapitoly výše. Dále budeme postupovat podle témat, tak jak jsou řazena ve skriptech. Přibližný časových rozsah jednotlivých témat je uveden v pravém sloupci Tabulky 2.
název | č. př. | ||||
1. | Úvod do lopatkových strojů | Př. 1 až 3 | |||
2. | Základní rovnice lopatkových strojů | Př. 3 až 4 | |||
3. | Tvary lopatek a průtočných částí lopatkových strojů | Př. 5 až 6 | |||
4. | Aerodynamika profilových mříží | Př. 6 až 7 | |||
5. | Vnitřní ztráty lopatkových strojů a jejich vliv na návrh lopatkového stroje | Př. 8 až 9 | |||
6. | Využití podobnosti lopatkových strojů při návrhu lopatkového stroje | Př. 10 až 11 | |||
7. | Turbočerpadla | Př. 12 | |||
8. | Ventilátory | Př. 13 |
Obsahem cvičení je řešení úloh z oblasti lopatkových strojů. Následuje seznam úloh a jejich krátký popis.
Připomenutí některých pojmů z matematiky a jejich aplikace ve fyzice: Parciální derivace; Vektorový počet. Co je tenzor a Rotace vektoru, vírový a nevírový pohyb. [Škorpík, 2021]
Úloha 1, s. 1.16; Úloha 2, s.1.17: úlohy na základní energetickou bilanci lopatkových strojů. Úloha 3, s. 1.19: úloha na základní energetickou bilanci turbosoustrojí.
Úloha 4, s. 1.24: úloha na výpočet rychlostního trojúhelníku. Úloha 5, s. 1.25: úloha na výpočet rych. trojúhelníku s vlivem prostorového charakteru proudění.
Úloha 2, s. 2.5; Úloha 3, s. 2.6: výpočet síly na lopatku.
Úloha 4, s. 2.8: výpočet rozložení energie ve stupni lopatkového stroje. Úloha 5, s. 2.10; úloha 6, s. 2.10; úloha 7, s. 2.10: úlohy na výpočet rozložení energie ve stupni lopatkového stroje.
Úloha 8, s. 2.12: výpočet rozložení rychlostí a dalších vyšetřovaných veličin před a za rotorem.
Úloha 9, s. 2.13; Úloha 10, s. 2.13: návrh tvaru spirálního hrdla a rozbor spirální dráhy. Úloha 1, s. 3.4: optimální tvary lopatek.
Úloha 2, s. 3.6: optimální tvar lopatky. Úloha 3, s. 3.8: návrh lopatky radiálního ventilátoru. Úloha 4, s. 3.16: návrh spirálního hrdla ventilátoru.
Úloha 1, s. 4.7: odhad vlastností profilové mříže na základě tvaru profilů. Úloha 2, s. 4.8: výpočet ztrát profilové mříže. Úloha 3, s. 4.10: výpočet parametrů profilové mříže.
Úloha 4, s. 4.12: návrh lopatkové mříže axiálního ventilátoru. Úloha 1, s. 5.7: výpočet celkových ztrát stupně.
Úloha 1, s. 6.9: výběr vhodného lopatkového stroje podle očekávaných měrných otáček. Úloha 2, s. 6.12: návrh provozní charakteristiky ventilátoru.
Úloha 3, s. 6.12: návrh rozměrů rotoru radiálního ventilátoru. Úloha 1, s. 7.10: inženýr zachraňuje vánoce.
Zápočtové písemky.
Následuje 12 zadání úloh ve znění v jakém budou na zápočtové písemce:
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |
JMÉNO A PŘÍJMENÍ, DATUM: |