Karta przedmiotu

Termodynamika techniczna

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:

728

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 4 / W30 C15 L30 / 5 ECTS / Z

Język wykładowy:

polski

Imię i nazwisko koordynatora 1:

dr hab. inż. prof. PRz Robert Smusz

Terminy konsultacji koordynatora:

zgodne z terminami (4 godz.) podanymi na stronie WWW prowadzącego.

Imię i nazwisko koordynatora 2:

dr inż. Franciszek Wolańczyk

Terminy konsultacji koordynatora:

zgodne z terminami (4 godz.) podanymi na stronie WWW prowadzącego.

semestr 4:

dr hab. inż. prof. PRz Joanna Wilk , termin konsultacji zgodne z terminami podanymi na stronie WWW prowadzącego.

semestr 4:

dr inż. prof. PRz Mariusz Szewczyk , termin konsultacji zgodne z terminami podanymi na stronie WWW prowadzącego.

semestr 4:

mgr inż. Sebastian Grosicki , termin konsultacji zgodne z terminami podanymi na stronie WWW prowadzącego.

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Poznanie i stosowanie termodynamiki do opisu zjawisk fizycznych w procesach technologicznych w zakresie tematyki przedstawionej w module.

Ogólne informacje o zajęciach:
Stanowi wprowadzenie i wyjaśnienie niezbędnego minimum wiadomości z termodynamiki w oparciu o formalistykę fenomenologiczną.

Materiały dydaktyczne:
Materiały w formie elektronicznej podane na stronie www prowadzącego wykłady i laboratoria.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	Madejski J	Termodynamika techniczna	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2000
2	Smusz R., Wilk J., Wolańczyk F.	Termodynamika. Repetytorium	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2010
3	Szymański W., Wolańczyk F.	Termodynamika powietrza wilgotnego	Oficyna Wyd. Pol. Rzeszowskiej.	2008
4	Cengel, Yunus A.	Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer	McGraw-Hil, New York.	1997

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1	Praca zbior. pod red. B. Bieniasza	Termodynamika. Laboratorium	Ofic. Wyd. Pol. Rz..	2011
2	Praca zbior. pod red. T.R. Fodemskiego	Pomiary cieplne. Cz. I	WNT.	2001
3	Wolańczyk F.	Termodynamika. Przykłady i zadania	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2011

Literatura do samodzielnego studiowania
1	Charun H.	Podstawy Termodynamiki Technicznej. Wykłady dla nieenergetyków.	Politechnika Koszalińska.	2008
2	Wiśniewski S.	Termodynamika techniczna	WNT.	1999

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Wpis na semestr czwarty.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Matematyka: Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego. Znajomość mechaniki płynów i mechaniki ogólnej.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Umiejętność: pozyskiwania informacji z literatury, samokształcenia się, obliczania pochodnych i całek.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Aktywny w ciągłym pogłębianiu wiedzy z zagadnień termodynamiki.

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	Definiuje podstawowe pojęcia termodynamiki technicznej i zna podstawowe techniki metrologiczne ciśnienia, masy i temperatury.	wykład, laboratorium	sprawdzian pisemny, raport pisemny, zaliczenie cz. pisemna	K-W002+ K-W004++ K-W008+ K-U001+ K-U004+ K-K004+	W01+ W02+ W03++ U01+ U02+ U03+ K03+ K04+
MEK02	Rozróżnia podstawowe przemiany termodynamiczne odwracalne od nieodwracalnych dla systemu otwartego i zamkniętego.	wykład	zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. ustna	K-W004+	W02+
MEK03	Zna pojęcie pracy, ciepła oraz umie obliczać wartości liczbowe pracy, ciepła poszczególnych przemian dla gazu doskonałego i półdoskonałego oraz potrafi przedstawić przemiany w układzie Clapeyrona i Belpaira.	wykład, ćwiczenia rachunkowe	kolokwium, zaliczenie cz. pisemna	K-W002+ K-W004+ K-U009+	W01++ W02+ U09+
MEK04	Zna zastosowanie termodynamiki w analizie prawobieżnych i lewobieżnych obiegów gazowych i parowych. Zna techniczną teorię spalania i podstawowe wiadomości z zakresu spalania.	wykład, ćwiczenia rachunkowe	zaliczenie cz. pisemna	K-W004+ K-K002+	W02++ K02+
MEK05	Ma znajomość zastosowań pojęć termodynamiki do powietrza wilgotnego i zna techniki pomiarowe parametrów powietrza wilgotnego.	wykład, laboratorium	sprawdzian pisemny, raport pisemny	K-W004+ K-W008+ K-U001+	W02++ W03+ U01+
MEK06	Rozumie różnice jakościowe w wymianie ciepła tak przez przewodzenia jak i konwekcję czy przez promieniowanie.	wykład	zaliczenie cz. pisemna	K-W004+ K-U004+	W02+ U01+ U02+ U03+

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
4	TK01	1. Podstawy termodynamiki fenomenologicznej; pojęcia podstawowe: system substancjalny, jego stan i zmiany stanu. 2. Działania mechaniczne; równowaga, zjawiska quasistatyczne, praca, obiegi, działania termiczne – ciepło. Zasada Zachowania Energii, I Zasada Termodynamiki, Zerowa Zasada Termodynamiki, źródła ciepła. 3. Zjawiska niequasistatyczne. II Zasada Termodynamiki, odwracalny obieg Carnota, perpetuum mobile II rodzaju, odwracalność. Entropia i jej właściwości; zachowanie się entropii w zjawiskach nieodwracalnych. Skale temperatury. 4. Gaz doskonały; Zasada stanu, termiczne i kaloryczne równanie stanu i pochodzenie równań stanu. Najprostsze przemiany gazowe i ich wykresy w układzie p-v oraz T-s. 5. System otwarty substancji czystej, entalpia, tożsamości termodynamiczne. Urządzenia przepływowe, praca techniczna. Dławienie. 6. System zamknięty wieloskładnikowy, wielofazowy; udziały składników, warunki równowagi fazowej, reguła faz Gibbsa. Mieszaniny gazowe; prawo Daltona, ciśnienie cząstkowe, termiczne i kaloryczne równanie stanu mieszanin. 7. System substancji czystej; analiza zjawiska izobarycznego – pojęcia podstawowe, wykresy, np.: T-h, T-p, p-v, T-s, lg p-h. Para nasycona; stopień suchości. Wykres h-s, tablice. 8. Gazy wilgotne; określenie stanu. Punkt rosy. Wykres i-X. Problemy: obliczanie objętości, ogrzewanie lub chłodzenie izobaryczne przy X=const, mieszanie dwu mas wilgotnego powietrza, nawilżanie. Granica chłodzenia i jej zastosowanie w praktyce. 9. Gazy rzeczywiste; równanie gazu van der Waalsa. Charakterystyka punktu krytycznego. Uniwersalne równanie gazu van der Waalsa. Dławienie gazów rzeczywistych. 10. Sprężarka tłokowa; wykres indykatorowy, politropa. Obliczanie strumienia gazu – sprawność objętościowa. Obliczanie mocy silnika napędzającego – sprawność izotermiczna. 11. Spalanie paliw; wartość opałowa i ciepło spalania. Niekonwencjonalne źródła energii. Problemy: obliczanie ilości powietrza i spalin, składu spalin, i temperatury spalin. Sprawność kotła. Kontrola procesu spalania. 12. Podstawy termoekonomiki – pojęcia podstawowe: otoczenie bierne, egzergia źródła substancji. Ocena: dławienia, atermicznych maszyn wirnikowych (turbiny i sprężarki). Prawo Gouy’a – Stodoli. Analiza prawobieżnych urządzeń obiegowych na przykładzie siłowni gazowych; obieg Joule’a i jego sprawność termiczna. 13. Siłownie parowe; obieg Clausiusa-Rankine’a. Karnotyzacja i podział na stopnie. 14. Analiza parowych urządzeń obiegowych lewobieżnych; chłodziarka sprężarkowa, pompa grzejna. 15. Wymiana ciepła. Przewodzenie. Prawo Fouriera. Równanie przewodzenia jednowymiarowego. Prawo Newtona. Ustalone przewodzenie jednowymiarowe: płaska ścianka, cylindryczna. Przenikanie ciepła. Prawo Pecleta. Promieniowanie ciepła.	W01- W30	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
4	TK02	1. Stan systemu, jednostki. Temperatura, zerowa zasada termodynamiki. 2. Bilans energii, termiczne i kaloryczne równanie stanu. 3. Praca systemu prostego. Praca techniczna. Stan gazu doskonałego. 4. Przemiany gazów doskonałych i ich mieszanin - system zamknięty. 5. Przemiany gazów doskonałych i ich mieszanin - system otwarty. 6. Obiegi termodynamiczne prawobieżne i lewobieżne, odwracalne i nieodwracalne. 7. Obliczanie pracy i ciepła w przemianach pary wodnej. Korzystanie z tablic i wykresów cieplnych. 8. Obieg parowy Clausiusa-Rankine’a prawobieżny i lewobieżny. 9. Gazy wilgotne na przykładzie powietrza wilgotnego. Obliczanie zmian parametrów powietrza podczas izobarycznych przemian. 10. Obliczanie zapotrzebowania powietrza i powstałych spalin podczas spalania paliw gazowych ciekłych i stałych. Temperatura spalin.	C01- C15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
4	TK03	1. Wprowadzenie, BHP, niedokładność pomiaru 2. Pomiar ilości substancji – masa, objętość i objętość właściwa 3. Pomiar ciśnienia – sprawdzanie manometrów 4. Pomiar ciśnienia – cechowanie mikromanometrów 5. Pomiar temperatury – przyrządy do pomiaru temperatury 6. Pomiar temperatury – cechowanie termometrów 7. Pomiar temperatury – wyznaczanie dynamicznej charakterystyki czujników 8. Analiza gazów analizatorami chemicznymi. Aparat Orsata 9. Analiza gazów analizatorami fizycznymi. Interferometr 10. Pomiar lepkości olejów. 11. Wyznaczanie wykładnika adiabaty 12. Pomiar temperatury zapłonu oleju 13. Pomiar wilgotności powietrza 14. Indykowanie sprężarki tłokowej.	L01- L30	MEK01 MEK03 MEK05

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 4)	Przygotowanie do kolokwium: 8.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 2.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 2.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 4)	Przygotowanie do ćwiczeń: 10.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 2.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 1.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 4)	Przygotowanie do laboratorium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 5.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 4)	Przygotowanie do konsultacji: 2.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 1.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 4)	Przygotowanie do zaliczenia: 15.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Kolokwium zaliczeniowe.
Ćwiczenia/Lektorat	Dwa sprawdziany zawierające po jednym zadaniu do rozwiązania. Wymagane minimum 50% pozytywnie rozwiązanego zadania.
Laboratorium	Pozytywne zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych zgodnie z wymogami regulaminu laboratorium. Ocena z laboratorium jest średnią z wszystkich ocen ćwiczeń laboratoryjnych.
Ocena końcowa

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
zal_term.pdf

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
zadania_para.pdf

Inne
(-)

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

Dostępne materiały : Tablice cieplne nasyconej i przegrzanej pary wodnej.

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	E. Chmiel-Szukiewicz; P. Cieciński; M. Drajewicz; J. Pieniążek; T. Rogalski; R. Smusz; M. Szukiewicz	Fire Test of an Equipment for Hydrogen Powered Aircraft	2024
2	F. Wolańczyk	Pomiar ciśnienia	2024
3	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga	Research on welding processes of multi-node aircraft frames and methods for their control	2024
4	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga	The Process of Bending Pipes for Components of Aircraft Frames and Trusses	2024
5	P. Bałon; B. Kiełbasa; M. Kloc; E. Rejman; R. Smusz; A. Szęszoł	Proces dynamicznej selekcji materiałów metalicznych wraz z ich konsolidacją	2024
6	R. Gałek; R. Smusz	Właściwości przemiany fazowej ciecz — gaz	2024
7	M. Kmiotek; R. Smusz	Effect of thin obstacles heights on heat transfer and flow characteristics in microchannels	2023
8	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Research on the impact of various coating types on parts wear of certain injection pump elements	2023
9	P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; R. Smusz	Thermal Performance of the Thermal Storage Energy With Phase Change Material	2023
10	P. Bałon; M. Bembenek; B. Kiełbasa; W. Koszela; E. Rejman; R. Smusz	The Influence of Structuring Surfaces and Slide Burnishing on Tribological Properties	2023
11	P. Bałon; M. Bembenek; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz	Experimental and Numerical Characterizataion of Thermal Bridges in Windows	2023
12	P. Cichosz; M. Drajewicz; M. Góral; A. Majka; W. Nowak; J. Sęp; R. Smusz	Design of Newly Developed Burner Rig Operating with Hydrogen Rich Fuel Dedicated for Materials Testing	2023
13	R. Filip; R. Smusz; J. Wilk	Experimental investigations on thermal diffusivity of heterogeneous materials	2023
14	F. Wolańczyk	Biopaliwa - pozyskiwanie i stosowanie	2022
15	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Comparison of the open and closed profile in the PVC profiles of a window frame	2022
16	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Experimental tests of window joinery in the scope of meeting technical requirements	2022
17	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Influence of the shape of reinforcing window profiles on the strength and torsional stiffness of windows	2022
18	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Operational tests of a distributor injection pump	2022
19	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Research on the influence of machining parameters in HSC technology in the automotive industry	2022
20	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz	Using HSM Technology in Machining of Thin-Walled Aircraft Structures	2022
21	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga	Experimental studies of thin-walled aircraft structures	2022
22	P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga	The use of thin-walled milling in the technological production processes of aviation structural elements	2022
23	P. Bałon; B. Kiełbasa; S. Noga; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak	Analytical and Numerical Analysis of Injection Pump (Stepped) Shaft Vibrations Using Timoshenko Theory	2022
24	P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; R. Smusz	Case Study on the Influence of Forming Parameters on Complex Shape Part Deformation	2022
25	P. Bałon; E. Geurts; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga	Stability analysis of high speed cutting in application to aluminum alloys	2022
26	S. Grosicki; R. Smusz; J. Wilk	Mass/Heat Transfer Analogy Method in the Research on Convective Fluid Flow through a System of Long Square Mini-Channels	2022
27	M. Markowicz; R. Smusz; E. Smyk	Experimental study of the LED lamp	2021
28	U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk	Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem	2021
29	W. Frącz; G. Janowski; R. Smusz; M. Szumski	The Influence of Chosen Plant Fillers in PHBV Composites on the Processing Conditions, Mechanical Properties and Quality of Molded Pieces	2021
30	N. Bałon; P. Bałon; J. Cieślik; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski	Zastosowanie cienkościennych konstrukcji integralnych w lotnictwie na przykładzie projektu SAT-AM	2020
31	P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski	Stress Concentration Analysis of the Injection Pump Shaft	2020
32	P. Bałon; J. Cieślik; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski	Thin-walled Integral Constructions in Aircraft Industry	2020
33	P. Bałon; J. Cieślik; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski; J. Wilk	Thermal Stratification in the Storage Tank	2020
34	P. Bałon; J. Cieślik; Ł. Halama; B. Kiełbasa; T. Lach; M. Lesiński; D. Łajczak; E. Rejman; R. Smusz	Process of manufacturing a tailpipe shape by cold forming in automotive industry	2020
35	R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk	Urządzenia energetyczne: laboratorium	2020
36	R. Gałek; P. Gil; R. Smusz; J. Wilk	Centerline heat transfer coefficient distributions of synthetic jets impingement cooling	2020
37	T. Bednarczyk; G. Chmiel; R. Filip; R. Smusz; J. Wilk	Experimental investigations on graphene oxide/rubber composite thermal conductivity	2020