02

Úvod a bilance

Základní principy materiálových a energetických bilancí

3 hodiny Teoretická přednáška Základní výpočty

Cíle přednášky

Porozumět základům

Seznámení se základními pojmy: teplota, teplo, tepelný tok, entalpie, měrná tepelná kapacita

Zvládnout bilance

Aplikace zákonů zachování hmoty a energie na praktické systémy

Systémový přístup

Naučit se strukturovaný workflow pro řešení inženýrských problémů

Pracovní workflow

Strukturovaný postup řešení od zadání po výsledek

Teoretické základy

Základní pojmy

Teplota T [°C, K, °F]

Stavová veličina, která měří průměrnou kinetickou energii pohybujících se molekul v látce.

Teplo Q [J]

Dějová veličina a forma energie, která se přenáší mezi tělesy o různých teplotách z teplejšího do chladnějšího.

Tepelný tok $\dot{Q}$ [W]

Množství tepla přenesené za jednotku času. Tepelný tok je přímo úměrný teplotnímu rozdílu.

Entalpie H [J]

Fyzikální veličina rozměru energie, základní pro energetické bilance.

Základní rovnice

Diskontinuální provoz (bez průtoku v čase):

$$Q = m \cdot c_p \cdot (T_2 - T_1)$$

kde Q je teplo [J], m hmotnost [kg], cp měrná tepelná kapacita [J/(kg·K)]

Kontinuální provoz (s průtokem v čase):

$$\dot{Q} = \dot{m} \cdot c_p \cdot (T_2 - T_1)$$

kde $\dot{Q}$ je tepelný tok [W], $\dot{m}$ hmotnostní tok [kg/s]

S fázovou změnou (var/kondenzace):

$$\dot{Q} = \dot{m} \cdot c_{p,kapaliny} \cdot (T_{var} - T_1) + \dot{m} \cdot l_v + \dot{m} \cdot c_{p,páry} \cdot (T_2 - T_{var})$$

kde $l_v$ je měrné skupenské teplo varu [J/kg]

Zákony zachování

Zákon zachování hmoty:

Vstup = Výstup + Akumulace

Zákon zachování energie:

Energie vstupující - Energie vystupující = Akumulace energie

Obecná bilance:

Vstup + Výroba = Výstup + Spotřeba + Akumulace

Interaktivní prezentace

Praktické příklady

Materiály ke stažení

Teoretický přehled - Úvod a bilance

Kompletní přehled teorie úvodu a bilance: základní pojmy (teplota, teplo, entalpie), rovnice pro diskontinuální a kontinuální provoz, zákony zachování hmoty a energie

PDF 48 KB
Otevřít PDF

Speciální témata

🏺 Písková baterie

Analýza finské 100 MWh pískové baterie - jak funguje skladování energie v písku?

☀️ Fotovoltaika

Výpočty solárních panelů - kolik potřebujeme pro pokrytí spotřeby?