Prijenos topline i mase
Opis predmeta
Opće kompetencije
Razumijevanje osnovnih mehanizama prijenosa topline (vođenje, prijelaz topline, zračenje) i mase. Usvajanje elemenata inženjerskih proračuna i složenijih numeričkih postupaka. Primjena stečenih znanja na probleme prijenosa topline u energetskim postrojenjima, hlađenja električkih i elektroničkih uređaja i energetske učinkovitosti.
Ishodi učenja
- definirati načine prijenosa topline
- objasniti zakone očuvanja mase, energije i količine gibanja
- analizirati vođenje topline unutar krute stijenke, prijelaz topline s krute stijenke na fluid i prijenos topline zračenjem između dvaju tijela
- analizirati utjecaj promjene fizikalnih parametara fluida na uvjete prijenosa topline
- analizirati utjecaj geometrijskog oblike stijenke na uvjete prijenosa topline
- razviti višedimenzionalne matematičke modele prijenosa topline i strujanja fluida
- povezati procese prijenosa topline i mase u rashladnim krugovima elektrana
- usporediti učinkovitost projektnih rješenja komponenti energetskog postrojenja
Oblici nastave
Nastava na predmetu organizirana je kroz dva nastavna ciklusa. Prvi ciklus sadržava 7 tjedana i međuispit, a drugi 6 tjedana nastave i završni ispit. Nastava se provodi kroz ukupno 15 tjedana s tjednim opterećenjem od 2 sata. Predavanja su popraćena slajdovima.
Auditorne vježbeRješavanje zadataka kao ilustracija predavanog gradiva i priprema za pismene ispite. 1 sat tjedno. Riješeni zadaci na slajdovima i diskusija sličnih zadataka na ploči.
SeminariKorištenje računalnih programa za izračune raspodjela temperatura u krutim materijalima, te brzina i tlakova unutar fluida koji struje.
Način ocjenjivanja
Kontinuirana nastava | Ispitni rok | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Vrsta provjere | Prag | Udio u ocjeni | Prag | Udio u ocjeni | ||
Domaće zadaće | 0 % | 15 % | 0 % | 15 % | ||
Međuispit: Pismeni | 0 % | 30 % | 0 % | |||
Završni ispit: Pismeni | 0 % | 45 % | ||||
Završni ispit: Usmeni | 10 % | |||||
Ispit: Pismeni | 0 % | 75 % | ||||
Ispit: Usmeni | 10 % |
Tjedni plan nastave
- Uvodna razmatranja. Načini prijenosa topline (vođenje topline, prijelaz topline, zračenje). Osnovni pojmovi i definicije. Tehničke primjene.
- Bilanca topline. Fourierov zakon vođenja topline. Koeficijent toplinske vodljivosti. Stacionarno vođenje topline u krutim tvarima bez unutarnjeg izvora topline.
- Kruti materijali s unutarnjim izvorima topline. Analiza vođenja topline u gorivnoj šipki nuklearnog reaktora.
- Jednofazni protok fluida. Zakoni očuvanja mase i količine gibanja fluida. Prijenos mase. Navier-Stokesova jednadžba. Bernoullijeva jednadžba.
- Strujanje tekućina u cijevima i kanalima. Laminarno i turbulentno strujanje. Teorija sličnosti strujanja. Dimenzijska analiza. Pad tlaka kod jednofaznog i dvofaznog protoka.
- Prijelaz topline. Eksperimentalne korelacije za određivanje koeficijenta prijelaza topline. Prijenos topline tijekom prisilne i prirodne cirkulacije.
- Prijelaz topline pri kondenzaciji i ključanju. Lokalno i integralno mjehuričasto ključanje. Filmsko ključanje. Kritični toplinski tok. Nukiyamin dijagram.
- Provjera znanja.
- Provjera znanja.
- Prijenos topline zračenjem. Zračenje crnog tijela – Stefan–Boltzmannov zakon. Zračenje u zatvorenoj geometriji. Emisijski i vidni faktor.
- Izmjenjivači topline. Vrste izmjenjivača topline – istosmjerni i protusmjerni izmjenjivači topline. Rezultantni koeficijent prijenosa topline između fluida.
- Matematička analiza izmjenjivača topline. Srednja logaritamska temperaturna razlika. Efikasnost izmjenjivača topline.
- Procesi s vlažnim zrakom. Karakteristične veličine stanja. Psihrometrijski dijagram. Klimatizacija prostora. Rashladni tornjevi.
- Numeričke metode (metoda konačnih razlika, metoda konačnih elemenata, metoda konačnih volumena).
- Primjena numeričkih metoda prilikom izračuna toplinskih opterećenja, prijenosa mase i strujanja fluida.