Wymiana ciepła i masy

stacjonarne

II stopnia

fakultatywny

W 16/+ ; Ć 24/+ ; Razem: 40

matematyka I: znajomość funkcji elementarnych, znajomość podstaw rachunku macierzowego i umiejętność rozwiązywania układów liniowych równań algebraicznych;

matematyka II: znajomość rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej;

matematyka III: znajomość podstaw rachunku różniczkowego i całkowego funkcji dwóch i więcej zmiennych z uwzględnieniem wyznacza cznia całki oznaczonej;

fizyka I: 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 I: znajomość wielkości mechanicznych oraz podstawowych praw mechaniki;

metrologia I: znajomość zasad działania podstawowych przyrządów i systemów pomiarowych;

mechanika płynów: znajomość podstawowych zależności mechaniki płynów;

termodynamika: znajomość podstawowych wielkości termodynamicznych oraz podstawowych praw termodynamiki;

wymiana ciepła: znajomość podstaw wymiany ciepła z uwzględnieniem wymiany ciepła w konstrukcjach lotniczych;

semestr drugi / lotnictwo i kosmonautyka / samoloty i śmigłowce

dr hab. inż. Janusz ZMYWACZYK,

prof. dr hab. inż. Janusz TERPIŁOWSKI,

prof. dr hab. inż. Piotr KONIORCZYK,

prof. dr hab. inż. Andrzej PANAS

1. Udział w wykładach / 16

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do zaliczenia / 10

3. Udział w ćwiczeniach / 24

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 36

5. Udział w konsultacjach / 2

6. Udział w zaliczeniu / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 90 / 3 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 54 godz./ 2 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 86 godz./ 3 ECTS

Analityczne metody rozwiązywania zagadnień ustalonego przewodzenia ciepła. Analityczne metody rozwiązywania zagadnień nieustalonego przewodzenia ciepła. Numeryczne metody rozwiązywania zagadnień przewodnictwa cieplnego. Wymienniki ciepła. Rodzaje wymienników ciepła. Efektywność cieplna rekuperatorów. Charakterystyka konwekcji przy zmianie stanu skupienia ciał. Wrzenie cieczy. Skraplanie pary. Wymiana ciepła przy zmianie stanu skupienia ciał (topnienie i krzepnięcie). Radiacyjna wymiana ciepła w ośrodkach

diatermicznych (emisyjność ciał, współczynniki konfiguracji, radiacyjna gęstość strumienia ciepła, radiacyjny współczynnik wnikania ciepła). Złożona wymiana ciepła i masy.

Wykład / Wykłady oraz ćwiczenia audytoryjne są ilustrowane prezentacjami wizualnymi w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W2, W3, U1

1. Analityczne metody rozwiązywania zagadnień ustalonego przewodzenia ciepła / 2

2. Analityczne metody rozwiązywania zagadnień nieustalonego przewodzenia ciepła / 2

3. Numeryczne metody rozwiązywania zagadnień przewodnictwa cieplnego / 2

4. Wymienniki ciepła. Rodzaje wymienników ciepła. Efektywność cieplna rekuperatorów / 2

5. Charakterystyka konwekcji przy zmianie stanu skupienia ciał. Wrzenie cieczy. Skraplanie pary / 2

6. Wymiana ciepła przy zmianie stanu skupienia ciał (topnienie i krzepnięcie) / 2

7. Radiacyjna wymiana ciepła w ośrodkach diatermicznych (emisyjność ciał, współczynniki konfiguracji, radiacyjna gęstość strumienia ciepła, radiacyjny współczynnik wnikania ciepła) / 2

8. Złożona wymiana ciepła i masy / 2

Ćwiczenia / Ćwiczenia audytoryjne polegają na rozwiązywaniu zadań w celu uporządkowania, ugruntowania i upraktycznienia wiedzy określonej efektami W1, W2, W3

1. Przewodzenie ciepła w stanie ustalonym z wewnętrznymi źródłami ciepła oraz zależnej od temp. przewodności cieplnej / 2

2. Nieustalone przewodzenie ciepła w półprzestrzeni. Przekształcenie Laplace’a, metoda zmiennej samopodobnej / 2

3. Nieustalone przewodzenie ciepła w ciałach o prostych kształtach. Metoda rozdzielenia zmiennych / 2

4. Metoda superpozycji w jednowymiarowych zagadnieniach nieustalonego przewodzenia ciepła / 2

5. Wymienniki ciepła. Chłodzenie mikroukładów elektronicznych / 4

6. Konwekcja przy zmianie stanu skupienia ciał. Wrzenie cieczy, skraplanie pary / 2

7. Wymiana ciepła z uwzględnieniem przemian fazowych: narastanie oblodzenia. Swobodnie spadająca kropla wody w powietrzu / 4

8. Radiacyjna wymiana ciepła w ośrodkach diatermicznych. Obliczanie współczynników konfiguracji oraz radiacyjnych gęstości strumienia ciepła / 2

9. Złożona wymiana ciepła i masy. Prawa Ficka i prawo Darcy’ego / 2

10. Przegląd i analiza programów do obliczeń numerycznych wymiany ciepła i masy / 2

podstawowa:

Wiśniewski S., Wiśniewski T.S.: Wymiana ciepła. Wyd. 6, WNT, Warszawa 2012,

Taler J., Duda P.: Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła., WNT, 203

Kostowski E.: Zbiór zadań z przepływu ciepła. Wyd. Politechniki Śląskiej. Gliwice 2006,

Furmański P., Domański R.: Wymiana ciepła. Przykłady obliczeń i zadania. Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2002.

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:

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

Baehr H.D., Stephan K.: Heat and mass transfer, 2nd ed. Springer, 2006 (ISBN-10 3-540-29526-7)

Wang L., Zhou X., Wei X.: Heat conduction. Mathematical models and analytical solutions, Springer 2008 (ISBN-13 978-3-540-74028-5)

W1 / ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie wymiany ciepła i masy, obejmującą wiedzę niezbędną do zrozumienia zjawisk fizycznych mających istotny wpływ na właściwości zaawansowanych materiałów stosowanych w technologiach kosmicznych / K_W02

W2 / ma pogłębioną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy, optymalizacji i eksploatacji konstrukcji lotniczych, w tym wiedzę niezbędną do korzystania z systemów komputerowego wspomagania obliczeń zagadnień wymiany ciepła i masy / K_W03

W3 / zna i rozumie zaawansowane metody modelowania i optymalizacji stosowane w projektowaniu układów, urządzeń, instalacji i systemów statków powietrznych i kosmicznych w zakresie wymiany ciepła i masy / K_W09

U1 / potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne wymiany ciepła i masy – w razie potrzeby odpowiednio je modyfikując – do analizy i projektowania elementów, układów i systemów statków powietrznych i kosmicznych / K_U06

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną.

Ćwiczenia są zaliczane na podstawie: zaliczenia z oceną.

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 pisemnej.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia wykładów jest uzyskanie pozytywnych ocen zaliczenia ćwiczeń..

Zaliczenie ćwiczeń na ocenę jest przeprowadzane w formie pisemnego testu – kolokwium -sprawdzającego efekt U1 z zadaniami zamkniętymi. Przy ustalaniu oceny końcowej uwzględniane są oceny cząstkowe uzyskane w trakcie zajęć z wagą nieprzekraczającą połowy wagi oceny kolokwialnej.

Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia ćwiczeń jest uzyskanie pozytywnych ocen z kolokwium/kolokwiów oraz pozytywnych ocen z odpowiedzi na pytania kontrolne sprawdzające efekty W1, W2 i W3 oraz oceny rozwiązań zadań rachunkowych realizowanych w trakcie zajęć.

Efekty W1, W2 i W3 sprawdzane są przede wszystkim podczas zaliczenia wykładów. Przy ustalaniu oceny końcowej można uwzględnić oceny zaliczenia ćwiczeń z wagą nieprzekraczającą 50%

Efekt U1 sprawdzany jest na ćwiczeniach audytoryjnych podczas wykonywania zadań oraz podczas kolokwium