Karta przedmiotu

Modelowanie wymiany ciepła i instalacji energetycznych

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:

2022/2023

Nazwa jednostki prowadzącej studia:

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów:

Clean Energy

Obszar kształcenia:

nauki ścisłe/techniczne

Profil studiów:

ogólnoakademicki

Poziom studiów:

drugiego stopnia

Forma studiów:

stacjonarne

Specjalności na kierunku:

Hydrogen, biofuels and clean transpotration, Solar energy and heat pumps

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:

Magister

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:

Zakład Termodynamiki

Kod zajęć:

16288

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu Hydrogen, biofuels and clean transpotration, Solar energy and heat pumps

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 2 / W15 L25 / 3 ECTS / Z

Język wykładowy:

angielski

Imię i nazwisko koordynatora:

dr hab. inż. prof. PRz Robert Smusz

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Modelowanie zagadnień cieplno-przepływowych

Ogólne informacje o zajęciach:

Materiały dydaktyczne:
Documents provided by the teacher during the classes.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	Szargut J., red.;	Modelowanie numeryczne pól temperatury	WNT PWN Gliwice .	1997
2	Kleiber M	Wprowadzenie do metody elementów skończonych	WNT W-wa .	1989
3	Taler J., Duda P.	Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła	WNT, W-wa .	2003

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1	-	Theory and Modeling Guide, Volume II: ADINA-T,	ADINA R&G, Inc. .	2003
2	-	Theory and Modeling Guide, Volume III: ADINA-F,	ADINA R&G , Inc..	200

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Wpis na sem. drugi

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Ma obszarowo poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do zrozumienia przemian energetycznych, działania urządzeń energetycznych i zjawisk wymiany ciepła zachodzących w maszynach i ur

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Podstawowa wiedza w zakresie metod i systemów komputerowego wspomagania wykorzystywanych w budowie maszyn.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Umiejętność pracy w zespole

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 PRK
MEK01	Ma obszarowo poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do zrozumienia przemian energetycznych, zjawisk wymiany ciepła zachodzących w maszynach i urządzeniach oraz w nowoczesnych metodach wytwarzania i kształtowania materiałów inżynierskich.	wykład, realizacja zleconego zadania, laboratorium problemowe	zaliczenie cz. pisemna, obserwacja wykonawstwa, raport pisemny	K-W03++ K-W07++ K-U01+ K-U06+	P7S-UK P7S-UW P7S-WG
MEK02	Ma obszarowo poszerzoną wiedzę w zakresie modelowania zjawisk zachodzących w urządzeniach energetycznych oraz ich działania.	wykład, realizacja zleconego zadania	zaliczenie cz. pisemna, obserwacja wykonawstwa	K-W04+ K-W05++ K-W06++ K-W07+ K-U01+ K-U06+	P7S-UK P7S-UW P7S-WG P7S-WK
MEK03	Potrafi, używając do tego celu istniejące narzędzia modelowania komputerowego, modelować proste i złożone zagadnienia wymiany ciepła i obciążeń cieplnych elementów maszyn oraz zjawiska zachodzące w urządzeniach energetycznych i ich działanie.	laboratorium problemowe, realizacja zleconego zadania	obserwacja wykonawstwa, raport pisemny	K-U01+ K-U02+ K-U03++ K-U04++ K-U05++ K-U06+++	P7S-UK P7S-UU P7S-UW

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
2	TK01	Zasada zachowania energii, przepływ ciepła w ciałach stałych: prawo Fouriera, równanie różniczkowe Kirchhoffa-Fouriera. Warunki brzegowe: I, II, III oraz IV rodzaju, opory kontaktowe, warunki początkowe. Równania różniczkowe opisujące konwekcyjną wymianę ciepła: Kirchhoffa-Fouriera, bilansu pędu dla płynu nieściśliwego, równanie ciągłości strugi.	W01-W02	MEK01
2	TK02	Wykorzystanie MBE do rozwiązywania stacjonarnych zagadnień dwuwymiarowych. Nieliniowe zagadnienia przewodzenia ciepła: właściwości cieplne zależne od temperatury, nieliniowe warunki brzegowe	W03-W04	MEK01
2	TK03	Wybrane metody rozwiązywania układów równań: iteracyjna prosta punktowa, Gaussa -Saidela, ekstrapolacyjna Liebmanna. Wybrane metody rozwiązywania układów równań: iteracyjna prosta punktowa, Gaussa -Saidela, ekstrapolacyjna Liebmanna. Rozwiązywanie zagadnień niestacjonarnych: schemat jawny Eulera, niejawny, Crank’a-Nickolson’a. Warunki stabilności rozwiązania numerycznego dla MBE.	W05-W06	MEK01
2	TK04	Metoda elementów skończonych –MES: matematyczne sformułowanie metody w ujęciu wariacyjnym oraz Galerkina. Funkcje kształtu. Element płaski: trójkątny i prostokątny.	W07-W08	MEK01
2	TK05	Budowanie macierzy przewodności oraz tworzenie globalnego układu równań. Rozwiązywanie stacjonarnych zagadnień dwuwymiarowych. Rozwiązywanie zagadnień niestacjonarnych -kryteria stabilności	W09-W10	MEK01
2	TK06	Zasady modelowania zjawisk przepływowych i energetycznych w elementach urządzeń cieplnych; modelowanie układów i instalacji cieplnych w oparciu o modelowe zespoły urządzeń energetycznych; stany statyczne i dynamiczne w pracy urządzeń energetycznych.	W11-W15	MEK02
2	TK07	Charakterystyka komercyjnego kodu ADINA-T. Analiza stacjonarnej wymiany ciepła w ciele stałym. Modelowanie radiacyjnej wymiany ciepła w zagadnieniach dwuwymiarowych.	L01-L04	MEK01
2	TK08	Modelowanie ustalonej wymiany ciepła. Analiza zagadnienia nieliniowego (właściwości cieplne zależne od temperatury, anizotropia, nieliniowe warunki brzegowe, promieniowanie).	L05-L08	MEK01 MEK03
2	TK09	Modelowanie nieustalonej wymiany ciepła z uwzględnieniem przemian fazowych w zagadnieniach dwuwymiarowych.	L09-L12	MEK01 MEK03
2	TK10	Rozwiązywanie zagadnień nieustalonej wymiany ciepła. Analiza zagadnień trójwymiarowych. Analiza zagadnień termo-mechanicznie sprzężonych (opory kontaktowe, tarcie).	L13-L16	MEK01 MEK03
2	TK11	Charakterystyka programu ADINA-F. Ćwiczenia w modelowaniu ustalonej konwekcyjnej wymiany ciepła w warunkach konwekcji swobodnej i konwekcji wymuszonej.	L17-L20	MEK01 MEK03
2	TK12	Ćwiczenia w modelowaniu zjawisk przepływowych i energetycznych w elementach urządzeń cieplnych oraz modelowania układów i instalacji cieplnych w oparciu o modelowe zespoły urządzeń energetycznych.	L20-L25	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.
Laboratorium (sem. 2)	Przygotowanie do laboratorium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 25.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 10.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 2)	Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 1.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 2)	Przygotowanie do zaliczenia: 8.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Zaliczenie odbywa się w formie pisemnej z całego zakresu materiału przedstawionego w trakcie wykładu.
Laboratorium	Obserwacja realizacji zleconego zadania oraz ocena jakości uzyskanych wyników oraz ich opracowania. Wszystkie ćwiczenia laboratoryjne musza być zaliczone z wynikiem pozytywnym. Ocena końcowa jest średnią z ocen z wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Ocena końcowa	Podstawą zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z wykładu oraz laboratorium. Końcowa ocena z przedmiotu stanowi średnią z wykładu i laboratorium problemowego.

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 tak

1	P. Bałon; B. Kiełbasa; R. Smusz; G. Szeliga	Experimental and numerical studies of the design of statically indeterminate turbojet engines	2025
2	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
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	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; R. Smusz; J. Wilk	Centerline heat transfer coefficient distributions of synthetic jets impingement cooling	2020
35	T. Bednarczyk; G. Chmiel; R. Filip; R. Smusz; J. Wilk	Experimental investigations on graphene oxide/rubber composite thermal conductivity	2020