logo
Karta przedmiotu
logo

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
01 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+
02 Rozróżnia podstawowe przemiany termodynamiczne odwracalne od nieodwracalnych dla systemu otwartego i zamkniętego. wykład zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. ustna K_W004+
W02+
03 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+
04 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+
05 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+
06 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+

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
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 Jest oceną z sumy 50% oceny za wykład, 25% oceny za ćwiczenia i 25% z oceny za laboratorium.

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 F. Wolańczyk Pomiar ciśnienia 2024
2 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
3 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga The Process of Bending Pipes for Components of Aircraft Frames and Trusses 2024
4 P. Bałon; B. Kiełbasa; M. Kloc; E. Rejman; R. Smusz; A. Szęszoł Proces dynamicznej selekcji materiałów metalicznych wraz z ich konsolidacją 2024
5 R. Gałek; R. Smusz Właściwości przemiany fazowej ciecz — gaz 2024
6 M. Kmiotek; R. Smusz Effect of thin obstacles heights on heat transfer and flow characteristics in microchannels 2023
7 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
8 P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; R. Smusz Thermal Performance of the Thermal Storage Energy With Phase Change Material 2023
9 P. Bałon; M. Bembenek; B. Kiełbasa; W. Koszela; E. Rejman; R. Smusz The Influence of Structuring Surfaces and Slide Burnishing on Tribological Properties 2023
10 P. Bałon; M. Bembenek; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz Experimental and Numerical Characterizataion of Thermal Bridges in Windows 2023
11 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
12 R. Filip; R. Smusz; J. Wilk Experimental investigations on thermal diffusivity of heterogeneous materials 2023
13 F. Wolańczyk Biopaliwa - pozyskiwanie i stosowanie 2022
14 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz Comparison of the open and closed profile in the PVC profiles of a window frame 2022
15 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz Experimental tests of window joinery in the scope of meeting technical requirements 2022
16 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
17 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz Operational tests of a distributor injection pump 2022
18 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz Research on the influence of machining parameters in HSC technology in the automotive industry 2022
19 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz Using HSM Technology in Machining of Thin-Walled Aircraft Structures 2022
20 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga Experimental studies of thin-walled aircraft structures 2022
21 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
22 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
23 P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; R. Smusz Case Study on the Influence of Forming Parameters on Complex Shape Part Deformation 2022
24 P. Bałon; E. Geurts; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; G. Szeliga Stability analysis of high speed cutting in application to aluminum alloys 2022
25 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
26 M. Markowicz; R. Smusz; E. Smyk Experimental study of the LED lamp 2021
27 U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem 2021
28 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
29 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
30 P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski Stress Concentration Analysis of the Injection Pump Shaft 2020
31 P. Bałon; J. Cieślik; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski Thin-walled Integral Constructions in Aircraft Industry 2020
32 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
33 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
34 R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk Urządzenia energetyczne: laboratorium 2020
35 R. Gałek; P. Gil; R. Smusz; J. Wilk Centerline heat transfer coefficient distributions of synthetic jets impingement cooling 2020
36 T. Bednarczyk; G. Chmiel; R. Filip; R. Smusz; J. Wilk Experimental investigations on graphene oxide/rubber composite thermal conductivity 2020
37 P. Bałon; A. Burek; B. Kiełbasa; A. Kochman; E. Rejman; R. Smusz Badania koncentracji naprężeń w wałku wysokociśnieniowej pompy wtryskowej 2019
38 P. Bałon; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak Formowanie pojemników na materiały PCM metodą hydrotechniczną z elastomerem 2019
39 P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski Efekt sprężynowania belki zderzaka samochodu osobowego dla metody formowania na zimno i na gorąco 2019
40 P. Bałon; B. Kiełbasa; Ł. Kowalski; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak; A. Świątoniowski The application of thin-walled integral constructions in aviation as exemplified by the SAT-AM project 2019
41 P. Bałon; J. Cieślik; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak A process of forming austenitic steel using a rubber membrane and oil 2019
42 P. Bałon; J. Cieślik; B. Kiełbasa; E. Rejman; R. Smusz; J. Szostak Comparison of springback value of the selected structure element for cold forming and hot forming methods 2019
43 P. Gil; R. Smusz; M. Tychanicz-Kwiecień Performance of thermal insulation fabricated by rapid prototyping technology 2019
44 P. Gil; R. Smusz; M. Tychanicz-Kwiecień The design of experimental set-up for testing of heat exchangers 2019
45 R. Smusz; J. Wilk Liczby kryterialne w charaktersytyce wężownicowego wymiennika ciepła 2019
46 U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem 2019