Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Přenosové jevy

Typ studia bakalářské
Jazyk výuky čeština
Kód 651-3022/02
Zkratka PJ
Název předmětu česky Přenosové jevy
Název předmětu anglicky Transport Phenomena
Kreditů 4
Garantující katedra Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů
Garant předmětu prof. Ing. Marek Večeř, Ph.D.

Osnova předmětu

1. Pojem kontinua. Model přírody jako spojitého prostředí. Přenos veličin. Veličiny, přenášené statistickým molekulárním pohybem. Hybnost, teplo, hmota. Podobnost těchto procesů. Definiční soustavy: jednoduchý systém mezi rovinnými deskami. Hnací síla, hustota toku, součinitel úměrnosti. Viskozita. Tepelná vodivost, difuzivita. Newtonův viskozitní zákon, Fourierův zákon, Fickův zákon.
2. Sdílení tepla vedením v nepohyblivém prostředí. Teplo, tepelný tok, diferenciální bilance tepla. Měrná tepelná kapacita. Použití Fourierova zákona vyjádření diferenciální bilance tepla v teplotách. Okrajové podmínky a jejich vztah k realitě.
3. Jednosměrné vedení tepla. Kartézské, cylindrické a sférické souřadnice. Okrajové podmínky dostatečné a přeurčené. Řešení rovnice sdílení tepla při dvou nezávislých proměnných. Neustálené vedení tepla do poloprostoru. Rovnice a její řešení separací proměnných. Rozměrová analýza. Pojem nekonečna, neustálené vedení do konečné desky. Ustálené vedení tepla v ploše nebo prostoru. Laplaceova rovnice a její řešení. Princip řešení metodou konečných diferencí. Relaxační metoda a problém stability. Co dovedou řešiče. Metody Monte Carlo.
4. Mechanická rovnováha v tekutinách. Tenzor napětí. Znaménková konvence. Symetrie tenzoru napětí. Tlak. Deformační napětí. Jednoduchý smykový tok. Tenzorový zápis. Kinematický tenzor. Tenzor rychlosti deformace. Zobecněná definice viskozity. Bilance hmoty v diferenciálním objemu, rovnice kontinuity.
5. Bilance hybnosti. Síly objemové, plošné. Pohybová rovnice. Hodnocení setrvačných a viskózních sil, Reynoldsovo číslo. Okrajové podmínky. Rychlost na fázovém rozhraní. Rovnice plouživého proudění. Viskometrické toky. Jednoduché konfigurace toku, řešitelné pomocí obyčejných diferenciálních rovnic. Využitelnost pro měření viskozity. Souměrnosti. Dvojrozměrné plouživé toky. Stokesův zákon, Stokesův paradox.
6. Ideální kapalina. Eulerovy rovnice. Bernouliho rovnice. Použitelnost. Proudová funkce. Analogie se sdílením tepla. Teorie mezní vrstvy. Různé definice mezní vrstvy. Součinitel tření. Řešení pomocí integrální bilance. Mezní vrstva při obtoku těles. Vztah k Reynoldsovu číslu.
7. Prandtlovy rovnice mezní vrstvy. Obtok desky. Podobnostní řešení. Přibližné řešení bilance hybnosti. Místní a střední součinitel tření. Aplikace v hydrodynamice a aerodynamice. Průtokoměry.
8. Obtok těles. Kritický bod. Rozložení tlaků. Odtržení mezní vrstvy. Úplav. Povrchové a mezifázové napětí. Zakřivený povrch. Kapky a bubliny. Stabilita povrchů. Štěpení a koalescence. Povrchová viskozita.
9. Vznik turbulence. Zprůměrněná rychlost. Turbulentní rychlostní profil. Fluktuace. Představa izotropní turbulence. Turbulentní viskozita, difuzivita. Statistické přístupy. Přenos tepla zářením. Zákonitosti a rozdíly proti vedení. Odraz, průchod, pohlcování. Tepelné clony, skleníkový efekt.
10. Konvektivní sdílení tepla. Rovnice sdílení tepla v pohybující se tekutině. Možnosti řešení rovnice. Pístový tok. Zanedbatelnost podélného vedení. Lineární rychlostní profil. Sdílení tepla při laminárním toku v trubce. Nusseltovo číslo. Pécletovo číslo. Sdílení tepla při obtoku desky. Porovnání rychlostní a teplotní mezní vrstvy. Prandtlovo číslo. Koncepce filmové a penetrační teorie.
11. Filmová kondenzace na svislé desce. Vrstva kondenzátu. Součinitel přestupu tepla při kondenzaci. Var u stěny. Vliv povrchového napětí, hydrostatického tlaku, vedení a konvekce tepla. Podmínky bublinového a filmového varu.
12. Metody měření teplot a tepelných toků. Kalorimetrie. Principy studia rychlostních polí pomocí přenosových jevů. Horký drátek. Elektrodifuzní diagnostika.
13. Difuze. Fickův zákon. Jednosložková a vícesložková difuze. Molekulární modely difuze v plynech, kapalinách a pevných látkách. Měření difuzivity. Typické okrajové podmínky difuzních problémů. Rovnováhy na fázovém rozhraní. Pohyblivé okrajové podmínky.
14. Současné sdílení tepla a hmoty. Vlhký teploměr. Tepelné trubice. Termodifuze. Přenos tlaku.

Povinná literatura

WICHTERLE Kamil, VEČEŘ Marek. Přenosové jevy. VŠB-TU Ostrava – (připravováno pro 2018).
ŠESTÁK, Jiří a František RIEGER. Přenos hybnosti, tepla a hmoty. Praha: České vysoké učení technické, 1993. ISBN 80-01-00957-2.

Doporučená literatura

STEIDL, Hanuš. Úvod do proudění tekutin a sdílení tepla. Praha: Academia, 1975.