logo
Karta przedmiotu
logo

Wymiana ciepła

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia: 2015/2016

Nazwa jednostki prowadzącej studia: Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów: Mechanika i budowa maszyn

Obszar kształcenia: nauki techniczne

Profil studiów: ogólnoakademicki

Poziom studiów: pierwszego stopnia

Forma studiów: stacjonarne

Specjalności na kierunku: Alternatywne źródła i przetwarzanie energii, Komputerowo wspomagane wytwarzanie, Organizacja produkcji, Pojazdy samochodowe, Programowanie i automatyzacja obróbki

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Zakład Termodynamiki

Kod zajęć: 3144

Status zajęć: obowiązkowy dla specjalności Alternatywne źródła i przetwarzanie energii

Układ zajęć w planie studiów: sem: 6 / W30 C15 L15 / 5 ECTS / E

Język wykładowy: polski

Imię i nazwisko koordynatora: dr inż. Franciszek Wolańczyk

Terminy konsultacji koordynatora: terminy konsultacji podano na stronie WWW.

semestr 6: dr hab. inż. prof. PRz Joanna Wilk

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Poznanie i stosowanie zasad wymiany ciepła w analizie, projektowaniu i eksploatacji urządzeń służących do transportu ciepła i posiadających elementy wymieniające ciepło

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł zapoznaje z poszczególnymi rodzajami ustalonej i nieustalonej wymiany ciepła: przewodzeniem, konwekcją naturalną i wymuszoną oraz promieniowaniem cieplnym. Wszystkie one są przybliżane przez ćwiczenia obliczeniowe i pomiary laboratoryjne wykonywane m.in. na stanowiskach służących celom naukowym.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 J.P. Holman Heat transfer McGRAW-HILL. 1992
2 S. Wiśniewski, T. Wiśniewski Wymiana ciepła WN-T Warszawa. 1994
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 F. Wolańczyk Wymiana ciepła. Przykłady i zadania. Materiały pomocnicze Oficyna Wydawn.Pol. Rzesz.. 2002
2 B. Bieniasz - red. Wymiana ciepła i masy. Laboratorium Oficyna Wydawn. Pol. Rzesz.. 2001
Literatura do samodzielnego studiowania
1 J. Madejski Teoria wymiany ciepła Wyd. Uczeln. Pol. Szczecińskiej. 1998
2 B. Staniszewski Wymiana ciepła. Zadania i przykłady PWN Warszawa. 1965
3 B. Staniszewski Wymiana ciepła. Podstawy teoretyczne PWN Warszawa. 1979

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Wpis na sem. 6.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Znajomość podstaw termodynamiki, mechaniki płynów, rachunku różniczkowego i całkowego

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność logicznego myślenia przy wykorzystywaniu wiedzy w analizie zjawisk fizycznych i syntezie ich modeli.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Zainteresowanie zjawiskami wymiany ciepła , systematyczność, pracowitość,

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK Student, który zaliczył zajęcia Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia Związki z KEK Związki z OEK
01 Możliwość zrozumienia zjawisk, prowadzenia podstawowych obliczeń i wykonywania podstawowych pomiarów w zakresie tematyki przedstawionej w module. wykład Obowiązkowa obecność i czynny udział w śledzeniu toku rozumowania. Egzamin ustny. K_W005+
K_U001+
K_U004++
K_K004+
W04+++
U01++
U02+
U03+
K03+
K04+
02 Przeprowadza podstawowe obliczenia intensywności poszczególnych rodzajów wymiany ciepła i stosuje wyniki do zaprojektowania prostego wymiennika ciepła. Ma świadomość znaczenia wyników wstępnych obliczeń na ewentualny wybór optymalnego wariantu projektowanego urządzenia. ćwiczenia rachunkowe Obowiązkowa obecność, udział w planowaniu algorytmu obliczeń, udzielanie odpowiedzi na pytania prowadzącego, samodzielne obliczenia, porównywanie wyników. Kolokwium K_U001+
K_U004+
K_K004+
U01+
U02+
U03+
K03+
K04++
03 Objaśnia zasadę pomiaru, wykonuje pomiary wybranych wielkości fizycznych istotnych w wymianie ciepła i ocenia wielkość ich niepewności. laboratorium Obowiązkowa obecność, sprawdzenie stopnia przygotowania i czynny udział w przeprowadzeniu pomiaru. Sporządzenie sprawozdania i zaliczenie każdego z ćwiczeń laboratoryjnych. K_W002+
K_W008++
K_U008++
W01+
W03+
W07++
U08++
U09+

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem. TK Treści kształcenia Realizowane na MEK
6 TK01 1. Różne rodzaje wymiany ciepła. Przewodzenie - prawo Fouriera, konwekcja - prawo Newtona, promieniowanie cieplne - prawo Stefana - Boltzmanna; 2. Ustalone przewodzenie jednowymiarowe przez zwykłą i złożoną ściankę płaską, cylinder i kulę drążoną. Oporność cieplna przewodzenia; 3. Przenikanie ciepła przez ścianki. Współczynnik przenikania ciepła przez ściankę płaską i cylindryczną. Cieplna oporność przenikania ciepła. Ogólne równanie przewodzenia z uwzględnieniem nieustalonego przewodzenia jedno- i wielowymiarowego, ze źródłami ciepła, w różnych układach współrzędnych; szczególne przypadki; 4. System przewodząco – konwekcyjny w przypadku ustalonej wymiany ciepła dla płaskiego żebra. Sprawność żebra; 5. Nieustalona wymiana ciepła przez: system skupiony, ciało półnieskończone z różnymi warunkami brzegowymi (stałej temperatury, stałego strumienia ciepła i warunkiem konwekcyjnym); 6. Konwekcja wymuszona. Przepływ lepki i nielepki. r. energii. Laminarna warstwa graniczna przy płaskiej płycie; równanie ciągłości i równanie pędu dla warstwy przyściennej; 7. Całkowa analiza laminarnej warstwy granicznej; całkowe równanie pędu, rozkład prędkość płynu, grubość laminarnej warstwy granicznej; 8. Równanie energii dla laminarnej warstwy granicznej przy płaskiej płycie. Termiczna warstwa graniczna; całkowe równanie energii; 9. Grubość termicznej warstwy granicznej, miejscowy i średni współczynnik przejmowania ciepła (liczba Nusselta). Zależność między tarciem w płynie, a wymianą ciepła; współczynnik tarcia, liczba Stantona, analogia Reynoldsa; 10. Konwekcja swobodna na przykładzie laminarnej warstwy granicznej przy pionowej płytce; siły masowe, równanie ruchu, równanie energii, liczba Grashofa, rozwiązanie na miejscową liczbę Nusselta; 11. Promieniowanie cieplne; właściwości ciał, emisyjność, tożsamość Kirchhoffa, prawo Plancka, reguła przesunięć Wiena ciała szare; 12. Współczynniki kształtu promieniowania, prawo wzajemności. Intensywność promieniowania i jej związek z natężeniem promieniowania ciał doskonale czarnych; 13. Promieniowanie między ciałami nieczarnymi; jasność i opromienienie, sieci promieniowania; 14. Ekrany. Promieniowanie poprzez medium absorbująco – przepuszczające; 15. Podsumowanie W01 MEK01
6 TK02 1. Ustalone, jednowymiarowe przewodzenie przez ściankę płaską i cylindryczną; 2. Ustalone jednowymiarowe przenikanie ciepła przez ściankę płaską i cylindryczną; 3. Ustalona wymiana ciepła za pośrednictwem żeber; 4. Nieustalona wymiana ciepła systemu skupionego i półprzestrzeni; 5. Konwekcja wymuszona bez zmiany fazy; 6. Konwekcja swobodna bez zmiany fazy; 7. Promieniowanie cieplne; 8. Kolokwium zaliczeniowe C01 MEK01
6 TK03 1. Informacje wstępne. Omówienie ćwiczeń realizowanych w ramach przedmiotu; 2. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła aparatem płytowym i rurowym; 3. Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej metodą stanu uporządkowanego; 4. Doświadczalne określenie współczynnika przejmowania ciepła w warunkach nieustalonej wymiany ciepła w ciele stałym; 5. Wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła w warunkach konwekcji swobodnej; 6. Wyznaczanie współczynnika wymiany masy / ciepła techniką elektrolityczną; 7. Doświadczalne sprawdzanie praw promieniowania; 8. Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych L01 MEK01

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 6) Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 3.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 7.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 6) Przygotowanie do ćwiczeń: 14.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/studiowanie zadań: 7.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 6) Przygotowanie do laboratorium: 14.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 8.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 6) Przygotowanie do konsultacji: 3.00 godz./sem.
Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 6) Przygotowanie do egzaminu: 25.00 godz./sem.
Egzamin pisemny: 2.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Obecność na wykładach jest niezbędna z uwagi na konieczność systematycznego poznawania i oswajania się z nowymi problemami i będzie sprawdzana wyrywkowo. Zaliczenie wykładów odbędzie się w formie egzaminu ustnego, z materiału wyłożonego i w razie konieczności, zadanego do przerobienia we własnym zakresie. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uczęszczanie na wykłady oraz zaliczenie zarówno ćwiczeń, jak i laboratorium. Pozytywna ocena z egzaminu jest wymagana przy wystawianiu końcowej oceny z przedmiotu.
Ćwiczenia/Lektorat Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona nieobecność będzie stanowić podstawę obniżenia końcowej oceny z ćwiczeń. Zajęcia odbywają się według harmonogramu, podanego wyżej. Do ćwiczeń należy przygotować się z teorii w zakresie objętym tematyką, jak w harmonogramie, aby móc aktywnie w nich uczestniczyć. Ćwiczenia polegają na przeprowadzaniu obliczeń w ramach rozwiązywania zadań. Dlatego należy przynosić kalkulatory na każde ćwiczenie. W trakcie ćwiczeń będą oceniane umiejętności studentów. Podstawą uzyskania zaliczenia ćwiczeń jest: obecność, uzyskane oceny i pozytywny wynik kolokwium.
Laboratorium Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności obowiązuje odrobienie zaległego ćwiczenia laboratoryjnego z inną grupą. Wykonanie ćwiczenia jest poprzedzane kontrolą stopnia opanowania wiadomości teoretycznych, przypadających na dane ćwiczenie. Zakres obowiązujących wiadomości jest wcześniej podawany do wiadomości. W przypadku uzyskania negatywnej oceny należy zdać daną partię materiału w terminie przed następnymi zajęciami.•Grupa laboratoryjna jest podzielona na podgrupy, z których każda wykonuje inne ćwiczenie według harmonogramu. Z każdego ćwiczenia laboratoryjnego jest sporządzane sprawozdanie, które należy oddać prowadzącemu zajęcia do oceny.•Podstawą uzyskania zaliczenia jest odrobienie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych oraz otrzymanie pozytywnych ocen z wiadomości teoretycznych i sprawozdań.
Ocena końcowa Końcowa ocena z przedmiotu będzie wystawiana jedynie w przypadku posiadania zaliczenia ćwiczeń i laboratorium oraz zdania egzaminu. Będzie ona średnią ważoną z wagą: 0,25 - laboratorium; 0,30 - ćwiczenia i 0,45 - wykład, zaokrągloną do bliższej oceny regulaminowej.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
Przykł zest pytań na egz ustn z Wym ciepła.jpg

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
Przykł pytania kontr przed lab z Wymiany ciepła.jpg
Przykł zad rach z Wymiany ciepła.jpg

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: nie