Podstawy wymiany ciepła

stacjonarne

I stopnia

W 14/ zo, L 6 / z, S 10/z razem: 30 godz.,

matematyka 1 / znajomość funkcji elementarnych, znajomość podstaw rachunku macierzowego i umiejętność rozwiązywania układów liniowych równań algebraicz-nych;

matematyka 2 / znajomość rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej i więcej zmiennych z uwzględnieniem wyznaczania całki oznaczonej;

fizyka 1 i 2 / znajomość podstawowych wielkości fizycznych, znajomość metod formułowania i rozwiązywania problemów fizycznych, znajomość podstawowych praw zachowania, umiejętność rozróżnienia fenomenologicznych i statystycznych metod opisu zagadnień fizyki;

mechanika techniczna 1 / znajomość wielkości mechanicznych oraz podstawo-wych praw mechaniki;

mechanika płynów 1 / znajomość podstawowych zależności mechaniki płynów

wprowadzenie do metrologii / znajomość zasad działania podstawowych przyrzą-dów i systemów pomiarowych

termodynamika techniczna 1 i 2 : znajomość podstawowych pojęć, praw i zasad termodynamiki

energetyka / wszystkie specjalności

prof. dr hab. inż. Janusz TERPIŁOWSKI, prof. dr hab. inż. Piotr KONIORCZYK, prof. dr hab. inz. Andrzej PANAS, prof. dr hab. inż. Janusz ZMYWACZYK

2 pkt ECTS

Aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 14 godz.

2. Udział w laboratoriach / 6 godz.

3. Udział w ćwiczeniach / 0 godz.

4. Udział w seminariach / 10 godz.

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 8 godz.

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 6 godz.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 0 godz.

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 6 godz.

9. Realizacja projektu / 0 godz.

10. Udział w konsultacjach / 8 godz.

11. Przygotowanie do egzaminu / 0 godz.

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0 godz.

13. Udział w egzaminie / 2 godz.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 60 godz./ 2 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 36 godz. / 1 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 45 godz./ 1,5 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym ….. godz./…..ECTS

Równanie nieustalonego przewodzenia ciepła w ciałach stałych (r. Fouriera). Warun-ki graniczne. Podstawowe metody analityczne i numeryczne rozwiązywania równania Fouriera. Konwekcyjna i radiacyjna wymiana ciepła oraz zastosowanie teorii podo-bieństwa do określania współczynników przejmowania ciepła. Przejmowanie ciepła przy wrzeniu i kondensacji pary. Ekrany termiczne Teoretyczne podstawy do obli-czeń wymienników ciepła. Zjawiska krzyżowe przy przepływie ciepła i prądu elek-trycznego

Wykład / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multi-medialnych (prezentacji z elementami animacji, ilustracje i schematy przykłado-wych rozwiązań)

1. Równanie oraz warunki graniczne nieustalonego przewodzenia ciepła / 2 / Prawo Fouriera. Równanie różniczkowe przewodzenia ciepła w ciałach stałych. Warunki początkowe i brzegowe

2. Podstawowe metody analityczne i numeryczne rozwiązywania równania Fouriera. / 2 / Analityczne metody rozwiązywania zagadnień dwuwymiarowych ustalonych pól temperatury. Analityczne metody rozwiązywania zagadnień nieustalonych pól temperatury. Numeryczne metody rozwiązywania zagadnień przewodzenia ciepła

3. Konwekcyjna i radiacyjna wymiana ciepła / 2 / Podstawy przejmowania ciepła. Wymiana ciepła przez promieniowanie. Przykładowe zagadnienia związane z wy-mianą ciepła przez promieniowanie.

4. Zastosowanie teorii podobieństwa do określania współczynników przejmowania ciepła / 2 / Cel i zakres stosowania teorii podobieństwa. Podobieństwo zjawisk fizycznych. Analiza podobieństwa zjawisk wymiany ciepła

5. Przejmowanie ciepła przy wrzeniu oraz kondensacji pary / 2 / Skraplanie par. Kondensacja błonkowa na płycie pionowej przy laminarnym ruchu warstwy skro-plin. Wymiana ciepła przy wrzeniu. Powstawanie i wzrost pęcherzyków pary. Top-nienie i krzepnięcie ciał o prostych kształtach (kula, warstwa)

6. Ekrany termiczne. Teoretyczne podstawy do obliczeń wymienników ciepła. / 2 / Rodzaje wymienników ciepła. Wymiana ciepła przy współprądzie i przeciwprądzie. Końcowe temperatury czynników w rekuperatorach. Ekrany

7. Zjawiska krzyżowe przy przepływie ciepła oraz prądu elektrycznego / 2 / Genera-tory termoelektryczne. Chłodziarki termoelektryczne

Seminaria / metoda werbalno – praktyczna polegająca na rozwiązywaniu zadań w celu uporządkowania, ugruntowania i upraktycznienia wiedzy oraz na przedsta-wieniu prezentacji na określony temat.

1. Nieustalone przewodzenie ciepła w półprzestrzeni / 2 / Prezentacje.

2. Nieustalone przewodzenie ciepła w ciałach o prostych kształtach / 2 / Prezenta-cje.

3. Przejmowanie ciepła przy konwekcji swobodnej. / 2 / Prezentacje.

4. Ekrany termiczne. Wymiana ciepła poprzez promieniowanie w ośrodku nie od-działywającym z promieniowaniem. / 2 / Prezentacje.

5. Wymienniki ciepła. / 2 / Prezentacje.

Laboratoria / Ćwiczenia laboratoryjne polegają na wykonywaniu przez grupę studen-tów pomiarów i badań z wykorzystaniem dedykowanych stanowisk laboratoryj-nych

1. Nieustalone przewodzenie ciepła / 3 / Pomiar dyfuzyjności cieplnej metodą chwilowego źródła ciepła.

2. Wymienniki ciepła / 3 / Badanie powietrznej sprężarkowej pompy cieplnej.

Podstawowa:

Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 1980, 1987,

Szargut J.: Termodynamika, PWN, Warszawa 1985 (także: Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 2011),

Wiśniewski S., Wiśniewski T.: Wymiana ciepła, WNT, Warszawa 2000,

Panas A., Zmywaczyk J., Koniorczyk P.: Termodynamika. Zbiór zadań, cz. 1. WAT, Warszawa 1997,

Terpiłowski J., Wiśniewski S., Termodynamika. Zbiór zadań, cz. 2. WAT, Warszawa 1974,

Terpiłowski J., Panas A., Wiśniewski S., Preiskorn M., Koniorczyk P., Zmywaczyk J., Szodrowski S.: Termodynamika. Pomiary cieplne. WAT, Warszawa 1994

Uzupełniająca:

Buchowski H., Ufnalski W.: Podstawy termodynamiki. WNT, Warszawa 1998,

Michalski L., Eckersdorf K., Kucharski J.: Termometria. Przyrządy i pomiary. Wyd. Pol. Łódzkiej, Łódź 1998,

Banaszek J., Bzowski J., Domański R.: Termodynamika. Przykłady i zadania. Of. Wyd. Pol. Warszawskiej, Warszawa 1998,

Kondepudi D., Prigogine I.: Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissi-pative Structures. John Willey & Sons, New York 1998,

Gumiński K.: Termodynamika. PWN, Warszawa 1982,

Madejski J.: Teoria wymiany ciepła. Politechnika Szczecińska 1998,

Werle J.: Termodynamika fenomenologiczna. PWN, Warszawa 1957

W1 / zna podstawowe prawa wymiany ciepła niezbędne do opisu i analizy działania podstawowych maszyn i urządzeń w systemach energetycznych / K_W02

W2 / ma uporządkowaną wiedzę w zakresie wymiany ciepła / K_W11

U1 / potrafi przeprowadzić analizę problemów wymiany ciepła przy wykorzystaniu zdobytej wiedzy oraz informacji pozyskiwanych z literatury oraz wykonać sto-sowne obliczenia / K_U01

U2 / zna i potrafi zastosować właściwe metody i urządzenia do pomiaru wybranych wielkości charakterystycznych dla zagadnień wymiany ciepła / K_U09

K1 / ma świadomość ważności wpływu skutków działalności inżyniera, zajmującego się zagadnieniami maszyn i urządzeń energetycznych na stan środowiska natu-ralnego człowieka i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje / K_K02

Przedmiot jest zaliczany na podstawie: zaliczenia na ocenę.

Seminaria są zaliczane na podstawie: zaliczenia

Ćwiczenia laboratoryjne są zaliczane na podstawie: zaliczenia

Zaliczenie wykładów jest przeprowadzane w formie pisemnej z pytaniami testowymi oraz problemowymi z możliwością włączenia dodatkowego zaliczenia ustnego, które jest przeprowadzane w przypadku niejednoznacznego wyniku części pi-semnej.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia wykładów jest uzyskanie zaliczenia semina-rium i zajęć laboratoryjnych. Dla studentów studiów niestacjonarnych warunkiem dopuszczenia do zaliczenia wykładów jest uzyskanie zaliczenia zajęć laborato-ryjnych.

Efekty W1 i W2 oraz dodatkowo efekty U1 i U2 są sprawdzane podczas testu.

Efekty U1 i U2 oraz K1 są sprawdzane podczas seminarium, natomiast efekty U2 i K1 także podczas zajęć laboratoryjnych.

Zaliczenie seminarium jest przeprowadzane w formie pisemnego testu – kolokwium -sprawdzającego efekt U1 z zadaniami zamkniętymi. Wymagane jest również przedstawienie prezentacji na określony temat.

Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia seminarium jest uzyskanie pozytyw-nych ocen z kolokwium/kolokwiów oraz pozytywnych ocen z odpowiedzi na py-tania kontrolne sprawdzające efekty W1 i W2 oraz oceny rozwiązań zadań ra-chunkowych realizowanych w trakcie zajęć.

Zaliczenie zajęć laboratoryjnych jest przeprowadzane na podstawie średniej ocen testów sprawdzających przygotowanie do wykonania poszczególnych ćwiczeń oraz ocen pisemnych sprawozdań z wykonanych ćwiczeń.

Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen odpowiedzi na pytania kontrolne i pozytywnych ocen pisem-nych sprawozdań z wykonanego ćwiczenia

Efekty W1 i W2 sprawdzane są przede wszystkim podczas zaliczenia:

Ocenę dostateczną (dst) otrzymuje student, który:

1. Potrafi samodzielnie podać podstawowe zależności opisujące nieustaloną wymianę ciepła

2. Zna i potrafi samodzielnie podać minimum 50% pojęć i zależności z zakre-su tematyki poruszanej w trakcie zajęć (m.in. dot. podstaw teorii wymiany ciepła)

Ocenę dostateczną plus (dst+) otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny dst:

1. Zna i potrafi samodzielnie podać minimum 70% pojęć i zależności z zakre-su tematyki poruszanej w trakcie zajęć (m.in. dot. podstaw teorii wymiany ciepła)

2. Potrafi samodzielnie podać sposób wykorzystania zależności podstawo-wych do analizy prostych zagadnień nieustalonego przewodzenia ciepła

Ocenę dobrą (db) otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny dst+:

1. Zna i potrafi samodzielnie podać minimum 90% pojęć i zależności z zakre-su tematyki poruszanej w trakcie zajęć (m.in. dot. podstaw teorii wymiany ciepła)

2. Potrafi przedstawić wyprowadzenia większości relacji złożonych z zależno-ści podstawowych

Ocenę dobrą plus (db+) otrzymuje student, który odatkowo w stosunku do oceny db:

1. Potrafi samodzielnie przedstawić i wyjaśnić sposób wyprowadzenia więk-szości relacji złożonych z zależności podstawowych

2. Potrafi samodzielnie sformułować opis teoretyczny prostego problemu nie-ustalonej wymiany ciepła

Ocenę bardzo dobrą (bdb) otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny db+ potrafi samodzielnie sformułować opis teoretyczny prostego pro-blemu nieustalonej wymiany ciepła i potrafi podać sposób jego rozwiązania

Ocenę niedostateczną (ndst) otrzymuje student, który nie spełnia przedsta-wionych powyżej wymogów

Efekt U1 sprawdzany jest na seminarium podczas wykonywania zadań oraz pod-czas kolokwium

Ocenę dostateczną (dst) otrzymuje student, który potrafi wykonać obliczenia z zakresu prostych problemów nieustalonej wymiany ciepła w półprzestrzeni oraz w ciałach o prostych kształtach

Ocenę dostateczną plus (dst+) otrzymuje student, który potrafi zastosować teorię podobieństwa do określania współczynników przejmowania ciepła

Ocenę dobrą (db) otrzymuje student, który potrafi wykonać obliczenia z zakresu prostych problemów nieustalonej wymiany ciepła mając do dyspozycji wybra-ne zależności kryterialne.

Ocenę dobrą plus (db+) otrzymuje student, który potrafi przeprowadzić analizę wymiany ciepła dla elementu układu technicznego z uwzględnieniem ewentual-nych złożeń mechanizmów transportu ciepła (przewodzenia, konwekcji i pro-mieniowania).

Ocenę bardzo dobrą (bdb) otrzymuje student, który potrafi samodzielnie i bezbłęd-nie wykonać wszystkie zadania określone w punktach niniejszego wykazu.

Ocenę niedostateczną (ndst) otrzymuje student, który nie spełnia przedsta-wionych powyżej wymogów

Efekty U2 sprawdzane są łącznie podczas zajęć laboratoryjnych i poprzez ocenę przedkładanych sprawozdań

Ocenę dostateczną (dst) otrzymuje student, który:

1. Zna i przestrzega zasady bezpieczeństwa pracy w laboratorium

2. Potrafi samodzielnie zdefiniować i zinterpretować wyznaczane podczas pla-nowanego badania wielkości

3. Potrafi samodzielnie przedstawić budowę i opisać sposób działania stano-wiska badawczego

4. Potrafi przeprowadzić planowany pomiar (planowane badanie) we współ-pracy grupowej i przy konsultacji z prowadzącym zajęcia

5. Potrafi, we współpracy grupowej, opracować wyniki badań i przedstawić raport

Ocenę dostateczną plus (dst+) otrzymuje student, który potrafi, we współpracy grupowej, prawidłowo zinterpretować wynik przeprowadzonego doświadczenia.

Ocenę dobrą (db) otrzymuje student, który:

1. Potrafi przeprowadzić planowany pomiar (planowane badanie) we współ-pracy grupowej

2. Potrafi przeprowadzić analizę błędu pomiarowego

3. Potrafi, we współpracy grupowej, bezbłędnie opracować wyniki badań i przedstawić raport

Ocenę dobrą plus (db+) otrzymuje student, który:

1. Potrafi zestawić stanowisko pomiarowe (zbudować model/opracować obiekt wirtualny)

2. Potrafi samodzielnie opracować i zinterpretować wyniki badań

3. Potrafi samodzielnie przeprowadzić analizę błędu pomiarowego uzasadnić jej wynik

Ocenę bardzo dobrą (bdb) otrzymuje student, który:

1. Potrafi samodzielnie i bezbłędnie wykonać wszystkie zadania

2. Potrafi powiązać uzyskany wynik ze zjawiskiem fizycznym charakterystycz-nym dla danego elementu instalacji energetycznych

Ocenę niedostateczną (ndst) otrzymuje student, który nie spełnia przedsta-wionych powyżej wymogów

Efekt K1 sprawdzany jest na podstawie obserwacji grupy podczas ćwiczeń rachun-kowych i laboratoryjnych. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest uzyskana łącznie z osiągnięciem efektów W1, W2, U1, U2.