logo PRZ
Karta przedmiotu
logo WYDZ

Wymiana ciepła w procesach przetwórstwa


Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:
2025/2026
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:
Inżynieria napędów pojazdów samochodowych, Inżynieria odlewnictwa, Inżynieria odnawialnych źródeł energii, Inżynieria pojazdów samochodowych, Inżynieria spawalnictwa, Komputerowo wspomagane wytwarzanie, Napędy mechaniczne, Programowanie i automatyzacja obróbki, Przetwórstwo tworzyw i kompozytów polimerowych
Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:
inżynier
Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:
Zakład Termodynamiki
Kod zajęć:
16640
Status zajęć:
obowiązkowy dla specjalności Przetwórstwo tworzyw i kompozytów polimerowych
Układ zajęć w planie studiów:
sem: 6 / W15 C15 / 2 ECTS / Z
Język wykładowy:
polski
Imię i nazwisko koordynatora:
dr hab. inż. prof. PRz Robert Smusz

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Zapewnienie, że student posiądzie ogólną wiedzę z zakresu mechanizmów transportu ciepła. Poznanie i stosowanie w praktyce inżynierskiej zasad wymiany ciepła w analizie, projektowaniu systemów wykorzystywanych w procesach przetwórstwa tworzyw sztucznych.

Ogólne informacje o zajęciach:
Przedmiot obowiązkowy dla studentów specjalności Przetwórstwo tworzyw i kompozytów polimerowych szóstego semestru.

Inne:
https://www.usna.edu/Users/mecheng/adams/index2.htm

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 Wiśniewski Stefan, Wiśniewski Tomasz: Wymiana ciepła WNT. 2014
2 Cengel, Yunus A.: Heat and mass transfer : a practical approach McGraw-Hill. 2007
3 Holman, J.P.: Heat transfer McGraw-Hill International. 2010
4 Frank P. Incropera, i inni Fundamentals of Heat and Mass transfer John Wiley & Sons. 2007
5 Kazmer D. O. Injection Mold Design Engineering Hanser Publishers, Munich. 2016
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 Wolańczyk Francieszek Wymiana ciepła. Przykłady i zadania. Materiały pomocnicze Oficyna Wydawn.Pol. Rzesz.. 2009
2 Kostowski E. red. Zbiór zadań z przepływu ciepła Wyd. Pol. Śląskiej. 2003
3 Holman J.P. Experimental Methods for Engineers McGraw Hill. 2012
4 Furmański Piotr, Domański Roman Wymiana Ciepła. Przykłady obliczeń i zadania Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej. 2004
5 Czesław Oleśkowicz - Popiel, Janusz Wojtkowiak Eksperymenty w wymianie ciepła Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. 2007
Literatura do samodzielnego studiowania
1 Cengel, Yunus A.: Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer McGraw -Hill. 2008
2 John H. Lienhard IV, John H. Lienhard V A Heat Transfer Texbook Phlogiston Press. 2004
3 Kostowski E.: Promieniowanie cieplne Wyd. Pol. Śl.. 2009
4 Holman J.P. Solutions Manual to Accompany Heat Transfer McGraw Hill. 2010
5 Frank P. Incropera Students Guide and Solution Manual to Fundamentals of Heat and Mass transfer John Wiley & Sons. 2007
6 Domański R. Wymiana ciepła. Podstawy teoretyczne. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa, nr 43. 2017
7 Domański R. Wymiana ciepła. Wykorzystanie programu MathCad do obliczeń procesów wymiany ciepła Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa. 2017

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
wpis na semestr

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Znajomość podstaw termodynamiki, mechaniki płynów, rachunku różniczkowego i całkowego

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

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Umiejętność pracy zespołowej

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 Rozumie podstawowe prawa wymiany ciepła oraz potrafi je uwzględnić w analizie zagadnień inżynierskich. Potrafi analizować i rozwiązać problemy związane z przewodzeniem i przenikaniem ciepła w stanie ustalonym dla prostych geometrii. wykład, ćwiczenia rachunkowe sprawdzian pisemny, zaliczenie cz. pisemna. K-W01+
K-W02+
K-U01+
K-U02+
P6S-UW
P6S-WG
MEK02 Rozumie fizyczny mechanizmu konwencji i potrafi dokonać klasyfikacji rodzajów konwekcji. Rozumie sens fizyczny bezwymiarowych liczb kryterialnych. Potrafi na podstawie uogólnionych korelacji określić warunki wymiany ciepła. wykład, ćwiczenia rachunkowe. zaliczenie cz. pisemna, sprawdzian pisemny. K-W01+
K-W02+
K-W03+
K-W04+
K-U02+
K-U07+
P6S-UW
P6S-WG
MEK03 Potrafi określić źródła strat ciśnienia. Potrafi wyznaczyć lokalne i liniowe straty ciśnienia podczas przepływu płynu przez kanały. wykład, ćwiczenia rachunkowe. zaliczenie cz. pisemna, sprawdzian pisemny. K-W01+
K-W02+
K-W03+
K-W04+
P6S-WG
MEK04 Potrafi sklasyfikować promieniowanie elektromagnetyczne. Rozumie pojęcia ciała doskonale czarnego, szarego, natężenia promieniowania. Rozumie pojęcia emisyjności, absorpcyjności i transmisyjności. Potrafi zastosować prawo Kirchhoffa. Potrafi określić współczynniki konfiguracji. Potrafi obliczyć radiacyjny strumień ciepła wymieniany w układzie wielu powierzchni . wykład, ćwiczenia rachunkowe zaliczenie cz. pisemna, sprawdzian pisemny K-W01+
K-W02+
K-W03+
K-W04+
K-U08+
K-K01+
P6S-KO
P6S-UW
P6S-WG

Treści kształcenia dla zajęć

Sem. TK Treści kształcenia Realizowane na MEK
6 TK01 Omówienie konieczności stabilizacji temperatury w systemach przetwórstwa tworzyw. Mechanizmy wymiany ciepła (przewodzenie-prawo Fouriera, konwekcja-prawo Newtona, promieniowanie-prawo Stefana Boltzmanna). Ustalone przewodzenie jednowymiarowe przez jednowarstwową i złożoną ściankę płaską, cylinder i kulę. Opór termiczny. Opór kontaktowy. Przenikanie ciepła przez przegrody. Ogólne równanie przewodzenia z uwzględnieniem nieustalonego przewodzenia jedno- i wielowymiarowego. System przewodząco – konwekcyjny. Sprawność i efektywność żebra. Układy dwuwymiarowe -współczynniki kształtu. Nieustalona wymiana ciepła przez: system skupiony, płytę, walec, kulę. W01-W03, C01-C03 MEK01
6 TK02 Fizyczny mechanizm konwekcji. Klasyfikacja przepływów. Warstwa przyścienna i termiczna warstwa przyścienna. Przepływ laminarny i turbulentny. Równanie różniczkowe konwekcyjnej wymiany ciepła-rozwiązanie dla płaskiej płyty. Bezwymiarowe równanie konwekcyjnej wymiany ciepła w postaci bezwymiarowej. Analogia między wymianą ciepła i pędu. Konwekcja wymuszona w kanałach okrągłych i prostokątnych- korelacje dla konwekcji wymuszonej dla różnych konfiguracji geometrycznych. Jednowymiarowy przepływu płynu przez kanały-równanie Bernoulliego. Opory przepływu. Analiza strat ciśnienia w układach. Rodzaje pomp. Charakterystyka przepływowa pompy i systemu. Bilans energetyczny wymiennika ciepła. Średnia logarytmiczna różnica temperatury. Rurki ciepła-zasada działania, budowa, ograniczenia zakresu pracy. Opór termiczny rurki ciepła. Obszary zastosowania rurek ciepła. Numeryczne metody obliczania pól temperatury – ogólna charakterystyka. Warunki brzegowo-początkowe. Metoda objętości kontrolnej (skończonej). Opis metody Gaussa-Seidela. Metoda elementów skończonych. Równania bilansu masy, pędu i energii. Przepływ turbulentny- rozszerzenie układu równań transportu o model turbulencji k-ε. W04-W06, C04-C06 MEK02 MEK03
6 TK03 Właściwości promieniste ciał. Ciało doskonale czarne. Prawo Plancka. Emisyjność. Tożsamość Kirchhoffa. Reguła przesunięć Wiena. Ciała szare. Radiacyjny opór termiczny. Współczynniki konfiguracji (kształtu) promieniowania. Prawo wzajemności. Promieniowanie między ciałami szarymi. Tworzenie obwodów termicznych promieniowania. Ekrany. W07, C07 MEK04

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 6) Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 3.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 2.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 6) Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 4.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/studiowanie zadań: 2.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 6)
Zaliczenie (sem. 6)

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Kolokwium zaliczeniowe weryfikuje wiedzę i umiejetniości obejmujace realizację modułowych efektów kształacenia: MEK01-MEK05. Ocenę: 3,0 otrzymuje student, który uzyskał 60-70% punktow, ,ocenę 4,0 student, który uzyskał 71%-80%, 4,5-81%-90%, 5,0-91%-100%.
Ćwiczenia/Lektorat Sprawdziany weryfikują wiedzę i umiejętności obejmujące realizację modułowych efektów kształcenia: MEK01-MEK05. Ocenę: 3,0 otrzymuje student, który uzyskał 60-70% punktów, ,ocenę 4,0 student, który uzyskał 71%-80%, 4,5-81%-90%, 5,0-91%-100%.
Ocena końcowa Ocena końcowa jest średnią ważoną: 60% oceny za wykład, 40%

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