logo
Karta przedmiotu
logo

Siłownie wodne i wiatrowe

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: drugiego stopnia

Forma studiów: stacjonarne

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

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: magister

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Zakład Termodynamiki

Kod zajęć: 4302

Status zajęć: obowiązkowy dla specjalności Alternatywne źródła i przetwarzanie energii

Układ zajęć w planie studiów: sem: 2 / W15 P15 / 3 ECTS / Z

Język wykładowy: polski

Imię i nazwisko koordynatora: dr hab. inż. prof. PRz Piotr Strzelczyk

Terminy konsultacji koordynatora: wg harmonogramu pracy jednostki organizacyjnej

semestr 2: dr inż. Marek Szumski , termin konsultacji wg harmonogramu pracy jednostki organizacyjnej

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: wiedza i umiejętności z zakresu aerodynamiki turbin wiatrowych, hydrodynamiki turbin wodnych, zagadnień wytrzymałościowych niezbędnych przy projektowaniu tych obiektów.

Ogólne informacje o zajęciach: moduł kształcenia obejmuje zagadnienia i aerodynamiki turbin wiatrowych, hydrodynamiki turbin wodnych, współpracy turbin z generatorami, kompozycji obiektów energetyki wiatrowej i wodnej.

Materiały dydaktyczne: http://mve.energetika.cz/

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 Gumuła St., Knap T., Strzelczyk P., Szczerba Z. Energetyka Wiatrowa Wyd. AGH; Kraków . 2006
2 Krzyżanowski Wł. Turbiny Wodne WNT, Warszawa. 1970
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 Gumuła St., Knap T., Strzelczyk P., Szczerba Z. Energetyka Wiatrowa Wyd. AGH Kraków . 2006
Literatura do samodzielnego studiowania
1 Gumuła St., Knap T., Strzelczyk P., Szczerba Z. Energetyka Wiatrowa Wyd. AGH; Kraków. 2006

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: rejestracja na semestr drugi

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: wiedza z zakresu matematyki, mechaniki ogólnej i mechaniki płynów na poziomie kursu inżynierskiego

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność prowadzenia prostych obliczeń rurociągów, stosowania kryteriów podobieństwa w mechanice płynów. Obliczanie sił aero/hydrodynamicznych na postawie charakterystyk bezwymiarowych

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Umiejętność współpracy w grupie. Komunikatywność. Zrozumienie potrzeby ciągłego dokształcania się.

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 znajomość i umiejętność stosowania zagadnień konstrukcyjnych elektrowni wiatrowych: w aspekcie aerodynamiki, wytrzymałości konstrukcji, współpracy z siecią. Świadomość środowiskowych aspektów oddziaływania turbin wiatrowych. wykład, projekt indywidualny, projekt zespołowy raport pisemny K_W003+
K_W009+
K_W011+
K_U006+
K_U014+
W01++
W02+++
W04+++
W07+++
U09+++
U10++
U12++
U15++
U19+
02 znajomość i umiejętność stosowania zagadnień konstrukcyjnych elektrowni wodnych: w aspekcie hydrodynamiki, wytrzymałości konstrukcji, współpracy z siecią. wykład, projekt indywidualny raport pisemny K_W003+
K_W009+
K_W011+
K_U014+
W01++
W02+++
W04+++
W07++
U09++
U12+++
U19++
03 Znajomość i umiejętność stosowania podstawowych praw aero/hydrodynamiki w odnesieniu do turbin wodnych i wiatrowych. wykład raport pisemny K_W003+
K_W009+
K_U003+
K_U017+
W01++
W02++
W04+++
U03+++
U10++
U14++
U15++

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
2 TK01 Turbiny wiatrowe. Aerodynamika turbiny wiatrowej: Model Rankine’a-Froude’a przepływu przez koło wirnikowe silnika wiatrowego. Współczynniki mocy i parcia, wyróżnik szybkobieżności. Granica Betza. Zakresy stanów pracy wirnika o przepływie osiowym: wiatrak, wiatrak turbulentny, stan pierścienia wirowego, hamulec aerodynamiczny, śmigło. Modele pracy silnika wiatrowego: uproszczona teoria wirowa dla przepływu osiowego i niejednorodnego, teoria Glauerta. Współczynnik strat wierzchołkowych. Kształtowanie łopat w oparciu o twierdzenie Betza. Model linii nośnej dla wirnika wiatrowego. Osobliwości opływu łopat wirnika: przeciągnięcie dynamiczne, opóźnienie oderwania na skutek oddziaływania siły Coriolisa na warstwę przyścienną. Interferencja aerodynamiczna z wieżą. Farmy wiatrowe: Interferencja aerodynamiczna między wirnikami: model Risoe. Turbiny wiatrowe o osi pionowej: wirniki Darriusa i Savoniusa. Składniki hałasu aerodynamicznego turbin wiatrowych: hałas grubościowy, nośny, BVI W01, W02, W03, P01, P02, P03 MEK01 MEK03
2 TK02 Zagadnienia konstrukcyjne: rodzaje sterowania wirnikiem, orientowanie wirnika względem wiatru, sterowanie przez przestawianie łopat, przy użyciu hamulców aerodynamicznych, odchylanie wirnika. Współpraca wirnika z generatorem,. Konstrukcja łopat, głowic i wież nośnych. Współpraca siłowni wiatrowej z siecią energetyczną. Typy generatorów stosowanych w energetyce wiatrowej. W04 MEK01 MEK03
2 TK03 2. Turbiny wodne. Pojęcia podstawowe: spad hydrauliczny, przełyk turbiny, wyróżnik szybkobieżności. Turbiny akcyjne i reakcyjne turbina Francisa, turbina Kaplana, turbina Deriaza, turbiny lewarowe, śmigłowe, rurowe. Turbina Peltona. Banki-Michella, Gilkesa. Fizyczne zasady pracy turbin: podstawowe równanie maszyny promieniowej (równanie Eulera). Trójkąty prędkości.Kołowa palisada profili. Sprawność hydrauliczna, przepływowa i mechaniczna maszyny hydraulicznej, Palisada liniowa i kołowa. Uderzenie hydrauliczne. Kawitacja. Obliczanie wirnika turbiny Francisa. Równowaga promieniowa w maszynie osiowej. Kierownice w układach dolotowych. Rury ssawne turbin wodnych. Zagadnienie Prašila. Komory turbin: otwarte i zamknięte spiralne: stalowe i betonowe. Obliczanie wirnika turbiny Kaplana. Charakterystyki mechaniczne turbin. Napór osiowy. Dobór turbiny na podstawie wyróżnika szybkobieżności. Współpraca elektrowni ze zbiornikiem. Wydatek optymalny elektrowni: współpraca turbiny z rurociągiem ciśnieniowym. typy kompozycyjne elektrowni: przyzaporowe/przyjazowe, z derywacją kanałową, z derywacją rurociągową. Elementy konstrukcyjne elektrowni wodnej. W05, W06, W07, W08, P05, P07, P08 MEK01 MEK02 MEK03

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 2) Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 10.00 godz./sem.
Projekt/Seminarium (sem. 2) Przygotowanie do zajęć projektowych/seminaryjnych: 10.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem..
Wykonanie projektu/dokumentacji/raportu: 15.00 godz./sem.
Przygotowanie do prezentacji: 5.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 2)
Zaliczenie (sem. 2)

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Z uwagi na pokrywanie się zakresu wykładu z ćwiczeniami projektowymi ocena wystawiana jest na podstawie zajęć projektowych
Projekt/Seminarium na podstawie oceny wykonania zadań projektowych i ich prezentacji na zajęciach
Ocena końcowa na podstawie oceny realizacji prac projektowych

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

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

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: nie