Detail předmětu
Hydraulické pochody
FSI-KHL Ak. rok: 2027/2028 Zimní semestr
Předmět se zabývá jednotkovými operacemi, v nichž hraje rozhodující roli tekutina (plyn nebo kapalina), včetně tekutin s různými reologickými vlastnostmi, a jejich teoretickými základy. Důraz je kladen na konstrukční a ekologické řešení aparátů a na stanovení jejich hlavních rozměrů a výkonů. Probírá se doprava kapalin a plynů (potrubí, armatury, čerpadla, kompresory a vývěvy), proudění porézní přepážkou, filtrace, usazování a dělení heterogenních směsí v gravitačním a odstředivém poli, flotace, čiření a provzdušňování kapalin, fluidizace a míchání. Mnohé z těchto operací slouží k odstraňování znečišťujících látek a čištění odpadních vod. Potrubí, čerpadla a kompresory tvoří základní aparáty používané v průmyslu. Probírané jednotkové operace se používají v chemickém, potravinářském a procesním průmyslu a v biotechnologiích.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
8
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Student musí umět:
- řešit algebraické rovnice a pracovat s grafy a tabulkami,
- popsat základní fyzikální veličiny a zákony mechaniky tekutin (hustota, tlak, viskozita, hydrostatika, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice),
- popsat základní termodynamické veličiny (stavová rovnice plynu, práce, teplo, energie),
- převádět jednotky a pracovat s jednotkami SI.
Tyto znalosti studenti získají v bakalářském studiu v předmětech matematika, fyzika, hydromechanika a termomechanika.
Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů
Předmět je ukončen zkouškou (klasifikace stupnicí ECTS). Součástí hodnocení je zápočet z cvičení. Udělení zápočtu je podmínkou pro vykonání zkoušky.
Přednášky: účast je nepovinná.
Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím na každém cvičení. Povolené jsou dvě absence bez náhrady. Každá další absence musí být řádně zdůvodněna a student vypracuje příklady, které zameškal. Zameškaná zápočtová písemka se píše v náhradním termínu určeném vyučujícím.
Zápočet (podmínky udělení):
- pravidelná a aktivní účast na cvičeních,
- úspěšné napsání dvou zápočtových písemek v 6. a 13. týdnu. Písemky ověřují schopnost studenta vypočítat zadaný problém (1. písemka učební cíl 1, 2. písemka učební cíle 2–4). Každá obsahuje tři příklady po 5 bodech (maximálně 15 bodů) a je splněna při dosažení více než 7 bodů. Každou písemku lze jednou opravit. Body z písemek se započítávají do výsledné klasifikace.
Zkouška: písemná, ověřuje teoretické znalosti z přednášek (zejména učební cíle 5 a 6); 10 teoretických otázek po 4 bodech (maximálně 40 bodů); je splněna při dosažení více než 50 % bodů, tj. alespoň 21 bodů.
Výsledná klasifikace: součet bodů ze dvou písemek a ze zkoušky, maximálně 70 bodů. A: 63–70, B: 56–62, C: 49–55, D: 42–48, E: 35–41, F: 0–34. Další podmínkou úspěšného ukončení je dosažení více než 50 % bodů ze zkoušky, tj. alespoň 21 bodů z 40, bez ohledu na celkový součet bodů.
Způsob stanovení kreditové hodnoty
8 kreditů × 26 h = 208 h studijní zátěže: 65 h kontaktní výuka (39 h přednášky, 26 h cvičení) a přibližně 143 h samostatná příprava (příprava na cvičení a dopočítání příkladů, příprava na dvě zápočtové písemky a na zkoušku).
Učební cíle
Student po absolvování předmětu umí:
- určit fyzikální vlastnosti tekutin a suspenzí a pro zadaný potrubní systém sestavit a vyřešit rovnici kontinuity a Bernoulliho rovnici se ztrátami, navrhnout průměr průmyslového potrubí, vypočítat tlakové ztráty a vybrat čerpadlo (nebo ventilátor) včetně určení pracovního bodu z Q-H charakteristiky, příkonu, specifických otáček a spotřeby elektrické energie,
- vypočítat tlakovou ztrátu při jednofázovém a dvoufázovém proudění porézní přepážkou, stanovit filtrační konstanty a vypočítat potřebnou plochu filtru a dobu filtrace,
- určit usazovací rychlost částic v gravitačním a odstředivém poli a navrhnout rozměry usazováku a cyklonu,
- navrhnout míchací zařízení a určit dobu homogenizace,
- popsat princip, konstrukci a oblast použití kompresorů a vývěv, průmyslových filtrů, zařízení pro flotaci, čiření a provzdušňování kapalin a fluidních zařízení,
- zvolit pro zadaný proces vhodný typ zařízení (doprava tekutin, filtrace, usazování, flotace a čiření, fluidizace, míchání) a svou volbu zdůvodnit.
Studijní opory
Aktualizovaná skripta k předmětu, studijní materiály a zadání příkladů poskytuje vyučující studentům průběžně během semestru na sdíleném disku, ke kterému mají zapsaní studenti přístup, a ve skupině předmětu v MS Teams.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-PRI-P: Procesní inženýrství, magisterský navazující, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Osnova
- Úvod, fyzikální vlastnosti tekutin, základní rovnice.
- Průmyslová potrubí.
- Potrubní soustavy a průmyslové armatury.
- Čerpání kapalin.
- Kompresory (ventilátory a dmychadla) a vývěvy.
- Hydraulika porézní přepážky.
- Filtrace, průmyslové filtry.
- Usazování částic v gravitačním poli.
- Průmyslová zařízení pro usazování.
- Flotace, čiření a provzdušňování kapalin.
- Dělení heterogenních směsí v poli odstředivých sil.
- Fluidizace a fluidní doprava.
- Míchání kapalin.
Cvičení
26 hod., povinná
Osnova
- Rozměrová analýza, fyzikální vlastnosti suspenzí, hydrostatický tlak.
- Hydrodynamika, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, Michaudův vzorec.
- Výpočet tlakové ztráty v potrubí.
- Návrh průmyslového potrubí a potrubní sítě.
- Příkon čerpadla, průměr potrubí podle Q-H charakteristiky.
- Specifické otáčky, tlakové ztráty ve výtlačném potrubí, spotřeba elektrické energie. 1. zápočtová písemka.
- Parametry porézní přepážky, tlaková ztráta při jednofázovém proudění.
- Tlaková ztráta při dvoufázovém proudění porézní přepážkou.
- Stanovení filtračních konstant, výpočet doby filtrace.
- Filtrace na rámovém kalolisu.
- Usazovací rychlost v gravitačním poli, rozměry usazováku.
- Usazovací rychlost v odstředivém poli, cyklony.
- Návrh míchacího zařízení, doba homogenizace. 2. zápočtová písemka.
Samostudium
100 hod.,
Osnova
Individuální příprava na ukončení
43 hod.,
Osnova