logo
Karta przedmiotu
logo

Termodynamika i wymiana ciepła

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: 16271

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

Układ zajęć w planie studiów: sem: 1 / W30 C30 L30 / 6 ECTS / E

Język wykładowy: angielski

Imię i nazwisko koordynatora 1: mgr inż. Maria Tychanicz-Kwiecień

Imię i nazwisko koordynatora 2: dr hab. inż. prof. PRz Joanna Wilk

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: The objective of this course is to gaing a knowledge on thermodynamics and heat transfer in relation to applications in issues of clean energy.

Ogólne informacje o zajęciach:

Materiały dydaktyczne: Instructions for laboratory experiments

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 Y. A. Cengel Introduction to thermodynamics and heat transfer Mc Graw Hill. 2008
2 J.P. Holman Heat transfer Mc Graw Hill Book Company. 1992
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 Y. A. Cengel Introduction to thermodynamics and heat transfer . 2008
2 Çengel Y. A. Heat and mass transfer : a practical approach Boston : McGraw-Hill. 2007

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne:

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Mathematics, Physics

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:

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
01 Student has a fundamental knowledge on thermodynamics and heat transfer in relation to applications in issues of clean energy wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium egzamin cz. pisemna K_W03+++
K_W07+++
K_U01+
K_U05+
K_U09+
P7S_UK
P7S_UU
P7S_UW
P7S_WG
02 Rozwiązuje podstawowe zadania o tematyce zamieszczonej w module, dobiera właściwe zależności do wykorzystania w obliczeniach, wykorzystuje efektywnie własne notatki z wykładów i inne pomoce. ćwiczenia rachunkowe kolokwium, egzamin cz. rachunkowa, obserwacja wykonawstwa K_W03+
K_W07++
K_U01+
K_U03+++
K_U04+
K_U05++
K_U06+
P7S_UK
P7S_UU
P7S_UW
P7S_WG
03 Objaśnia zasadę pomiaru, wykonuje pomiary wybranych wielkości fizycznych istotnych w termodynamice i wymianie ciepła oraz ocenia wielkość ich niepewności. laboratorium sprawdzian pisemny, raport pisemny K_U01+
K_U04++
K_U08++
P7S_UK
P7S_UO
P7S_UU
P7S_UW

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
1 TK01 1. Heat conduction - Fourier's law. Transient heat transfer equation with internal heat sources in single and multiple spatial dimensions in different coordinate systems and special cases. Thermal conductivity of materials. 2. Heat convection. Critical diameter of insulation. 3. Two-dimensional heat cnduction. Form factors. 4. Heat transfer by fins. 5. Transient heat conduction - lumped system with accumulation. Transient heat transfer - Heisler's and Grober's plots.. 6. Forced convection - Newton's law, Bernoulli's equation for the inviscid flow and the energy equation for compressible flow. Thermal and hydraulic boundary layer. 7. The theory of similarity Criterion numbers. 8. Forced convection in channels. 9. Natural convection. Grashof number, solution for the Nusselt number, examples of empirical correlations. 10. Heat radiation: physical mechanism, properties of bodies, Stefan-Boltzman law, Kirchhoff's identity, Planck's law, Wien's law, grey bodies. Form factors in radiation. 11. Heat exchangers: types, design problems. 12. Mass transfer. W01-W30 MEK01
1 TK02 1. Steady heat conduction in flat and cylindrical walls. 2. Steady heat transfer in flat and cylindrical walls. 3. Steady heat transfer with fins. 4. Transient heat transfer in lumped system and half-space. 5. Forced convection without phase-change. 6. Free convection without phase-change. 7. Thermal radiation. C01-C30 MEK02
1 TK03 Introduction to measurement uncertainty The determination of the dependency between boiling point of water and pressure The determination of the enthalpy of evaporation (condensation) of water The indication of a piston compressor. The analysis of indicator diagrams The study of the dependence of rheological properties of liquids on temperature The determination of the calorific value of gaseous and liquid fuels The measurement of thermal conductivity of solids by means od plate and tubular apparatus The measurement of heat transfer coefficient in free convection on pipe The determination of thermal diffusivity with the ordered state method The experimental determination of heat transfer coefficient under transient heat transfer condition in a solid body The measurement of heat losses through building partitions using an auxiliary wall type meter L01-L30 MEK03

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 1) Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 1) Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 1) Przygotowanie do laboratorium: 10.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 5.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 1) Przygotowanie do konsultacji: 5.00 godz./sem.
Udział w konsultacjach: 5.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 1) Przygotowanie do egzaminu: 10.00 godz./sem.
Egzamin pisemny: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Obecność na wykładach jest obowiązkowa i może być sprawdzana.
Ćwiczenia/Lektorat Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona nieobecność będzie stanowić podstawę obniżenia końcowej oceny z ćwiczeń. Zajęcia ćwiczeniowe przeznaczone są na realizację MEK02 oraz sprawdzenie stopnia jego osiągnięcia. Do ćwiczeń student jest zobowiązany przygotować się z materiału według kolejności określonej w opisie TK2, lub wg wskazań prowadzącego. Podczas zajęć ćwiczeniowych studenci są proszeni o rozwiązywanie problemów przy tablicy - przygotowanie i sposób rozwiązywania zagadnień podlega ocenie. Na każdych, lub wskazanych przez prowadzącego, zajęciach ćwiczeniowych mogą być przeprowadzone kolokwia, w trakcie których należy rozwiązać zadania, obejmujące zagadnienia ćwiczone na wcześniejszych zajęciach. Kryteria oceny każdego z kolokwiów oraz kryteria oceny osiągniecia efektu MEK02 prowadzący zajęcia ćwiczeniowe omawia na pierwszych zajęciach. Zaliczenie ćwiczeń wymaga osiągnięcia minimum zakładanych efektów MEK02 i oceniane jest na podstawie średniej ważonej z ocen uzyskanych w trakcie zajęć ćwiczeniowych lub poprzez ocenę sumarycznej ilości punktów uzyskanych w tracie zajęć ćwiczeniowych.
Laboratorium Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności obowiązuje odrobienie zaległego ćwiczenia laboratoryjnego z inną grupą. W trakcie zajęć laboratoryjnych sprawdzane jest realizacja efektu kształcenia MEK03 oraz wybranych zagadnień z zakresu MEK01 zgodnie z tematyką treści kształcenia TK03. Wykonanie ćwiczenia jest poprzedzane kontrolą stopnia opanowania wiadomości teoretycznych, przypadających na dane ćwiczenie. Do ćwiczeń laboratoryjnych student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres odpowiada treści kształcenia od TK03 przyporządkowanych do zajęć laboratoryjnych od L01 do L30 i zdefiniowanych w harmonogramie podanym na pierwszym zajęciach lub przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne na poprzedzających zajęciach. Przygotowanie do ćwiczeń może być sprawdzone przed ćwiczeniem w formie kilkuminutowego sprawdzianu (od 1 do 10 pytań opisowych lub testowych) lub ustnego odpytywania sprawdzających realizacje efektów kształcenia MEK01, MEK03. Zaliczenie sprawdzianu wymaga uzyskania minimum 40% punktów. Ocenę maksymalną uzyskać można od minimum 85% punktów, a pomiędzy 55% i 85% punktów stosowana jest skala liniowa. Rażąca niewiedza może skutkować niedopuszczeniem do ćwiczenia. Każdy sprawdzian musi być zaliczony, a każde laboratorium odrobione. Z każdego ćwiczenia student zobowiązany jest sporządzić sprawozdanie służące do oceny realizacji modułowego efektu kształcenia MEK03, którego zakres określa prowadzący po wykonaniu ćwiczenia. Sprawozdanie zostanie przyjęte, jeżeli będzie poprawne pod względem formalnym, a jego zawartość merytoryczna zostanie przedstawiona w zadowalający sposób. Sprawozdanie jest oceniane i możne skorygować punktację ze sprawdzianu. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych nastąpi po zaliczeniu wszystkich sprawdzianów i oddaniu wszystkich sprawozdań. Ocena końcowa z zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest średnią z wszystkich ocen uzyskanych w trakcie semestru.
Ocena końcowa Egzamin składa z części testowej, rachunkowej a w koniecznych przypadkach również ustnej. W trakcie części testowej ocena osiągnięcia modułowych efektów kształcenia MEK01. W trakcie części rachunkowej dokonywana jest ocena osiągnięcia modułowych efektów kształcenia MEK02. Studenci rozwiązują jedno problemowe zadanie oceniane w skali od 0 do 20 punktów. Aby zaliczyć część rachunkową egzaminu należy uzyskać minimum 8 punktów, aby uzyskać ocenę maksymalną minimum 17 punktów, a pomiędzy 10 i 17 punktami stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie części testowej i rachunkowej upoważnia do przystąpienia do części ustnej która jest obowiązkowa w przypadku gdy osiągnięcie przez studenta efektów kształcenia MEK01 - MEK02 jest wątpliwe lub gdy student kwestionuje uzyskaną ocenę. Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 25% część testowa egzaminu, 25% część rachunkowa egzaminu, 25% ćwiczenia i 25% laboratorium. Zaliczenie egzaminu w terminie poprawkowym obniża ocenę końcową o co najmniej pół stopnia.

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 R. Filip; R. Smusz; J. Wilk Experimental investigations on thermal diffusivity of heterogeneous materials 2023
2 W. Rybiński; M. Tychanicz-Kwiecień Badania eksperymentalne i analiza statystyczna minikanałowych wymienników ciepła z przepływami o małej liczbie Reynoldsa 2023
3 M. Tychanicz-Kwiecień The application of the Wilson plot method to convective heat transfer – last achievements 2022
4 R. Gałek; P. Gil; P. Kucharski; M. Markowicz; S. Smoleń; J. Wilk Experimental Investigations of the LED Lamp with Heat Sink Inside the Synthetic Jet Actuator 2022
5 S. Grosicki; J. Wilk Mass/heat transfer analogy in convective fluid flow through the annular channel 2022
6 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
7 M. Markowicz; E. Smyk; J. Wilk Synthetic Jet Actuators with the Same Cross-Sectional Area Orifices-Flow and Acoustic Aspects 2021
8 P. Gil; J. Wilk Experimental Investigations of Different Loudspeakers Applied as Synthetic Jet Actuators 2021
9 P. Gil; M. Korzeniowski; J. Wilk Helmholtz Resonance Frequency of the Synthetic Jet Actuator 2021
10 S. Grosicki; M. Tychanicz-Kwiecień Research methods in the study of heat transfer coefficient during flow in minichannels 2021
11 J. Wilk Heat/mass transfer analogy in the case of convective fluid flow through minichannels 2020
12 M. Markowicz; M. Tychanicz-Kwiecień Projekt i budowa stanowiska do wyznaczania współczynnika przewodzenia ciepła otulin izolacyjnych 2020
13 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
14 P. Gil; J. Wilk Heat transfer coefficients during the impingement cooling with the use of synthetic jet 2020
15 R. Gałek; J. Wilk Numerical simulation of air flow in needle-to-cylinder electrohydrodynamic device 2020
16 R. Gałek; P. Gil; R. Smusz; J. Wilk Centerline heat transfer coefficient distributions of synthetic jets impingement cooling 2020
17 T. Bednarczyk; G. Chmiel; R. Filip; R. Smusz; J. Wilk Experimental investigations on graphene oxide/rubber composite thermal conductivity 2020
18 W. Rybiński; M. Tychanicz-Kwiecień; J. Wilk Zagadnienia wymiany ciepła i przepływów w minikanałowych wymiennikach ciepła 2020
19 P. Gil; M. Tychanicz-Kwiecień Heat transfer performance of a special type heat sink with synthetic jet cooling 2019
20 P. Gil; M. Tychanicz-Kwiecień; J. Wilk Review of High-Temperature Thermal Insulation Materials 2019
21 P. Gil; R. Smusz; M. Tychanicz-Kwiecień Performance of thermal insulation fabricated by rapid prototyping technology 2019
22 P. Gil; R. Smusz; M. Tychanicz-Kwiecień The design of experimental set-up for testing of heat exchangers 2019
23 R. Gałek; P. Gil; A. Mazur; M. Tychanicz-Kwiecień Wpływ ożebrowania rury na warunki wymiany ciepła przy konwekcji swobodnej w powietrzu 2019
24 R. Smusz; J. Wilk Liczby kryterialne w charaktersytyce wężownicowego wymiennika ciepła 2019
25 S. Grosicki; J. Wilk Research difficulties in mass/heat transfer investigations with regard to compact mini-heat exchanger 2019
26 J. Wilk Pomiar masy, objętości, gęstości oraz strumienia przepływu substancji 2018
27 P. Bałon; P. Gil; R. Smusz; M. Tychanicz-Kwiecień; J. Wilk Badania termofizyczne materiałów zmiennofazowych w aspekcie ich zastosowań w układach do odzysku ciepła odpadowego 2018
28 R. Smusz; J. Wilk Zastosowanie dwupłaszczowego wymiennika ciepła z warstwą PCM do odzysku ciepła odpadowego 2018
29 S. Grosicki; J. Wilk Experimental study of electrochemical mass transfer in an annular duct with the electrolyte nanofluid 2018
30 S. Grosicki; K. Kiedrzyński; J. Wilk Preliminary research on mass/heat transfer in mini heat exchanger 2018