Karta przedmiotu

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
MEK01	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+
MEK02	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++
MEK03	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++

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

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