Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Poznanie i stosowanie zasad wymiany ciepła w analizie, projektowaniu i eksploatacji urządzeń służących do transportu ciepła i posiadających elementy wymieniające ciepło

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł zapoznaje z poszczególnymi rodzajami ustalonej i nieustalonej wymiany ciepła: przewodzeniem, konwekcją naturalną i wymuszoną oraz promieniowaniem cieplnym. Wszystkie one są przybliżane przez ćwiczenia obliczeniowe i pomiary laboratoryjne wykonywane m.in. na stanowiskach służących celom naukowym.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	J.P. Holman	Heat transfer	McGRAW-HILL.	1992
2	S. Wiśniewski, T. Wiśniewski	Wymiana ciepła	WN-T Warszawa.	1994

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	F. Wolańczyk	Wymiana ciepła. Przykłady i zadania. Materiały pomocnicze	Oficyna Wydawn.Pol. Rzesz..	2002
2	B. Bieniasz - red.	Wymiana ciepła i masy. Laboratorium	Oficyna Wydawn. Pol. Rzesz..	2001

Literatura do samodzielnego studiowania

1	J. Madejski	Teoria wymiany ciepła	Wyd. Uczeln. Pol. Szczecińskiej.	1998
2	B. Staniszewski	Wymiana ciepła. Zadania i przykłady	PWN Warszawa.	1965
3	B. Staniszewski	Wymiana ciepła. Podstawy teoretyczne	PWN Warszawa.	1979

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Wpis na sem. 6.

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

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność logicznego myślenia przy wykorzystywaniu wiedzy w analizie zjawisk fizycznych i syntezie ich modeli.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Zainteresowanie zjawiskami wymiany ciepła , systematyczność, pracowitość,

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	Możliwość zrozumienia zjawisk, prowadzenia podstawowych obliczeń i wykonywania podstawowych pomiarów w zakresie tematyki przedstawionej w module.	wykład	Obowiązkowa obecność i czynny udział w śledzeniu toku rozumowania. Egzamin ustny.	K_W05+ K_U01+ K_U04++ K_K03+	P6S_UK P6S_UO P6S_UW P6S_WG
02	Przeprowadza podstawowe obliczenia intensywności poszczególnych rodzajów wymiany ciepła i stosuje wyniki do zaprojektowania prostego wymiennika ciepła. Ma świadomość znaczenia wyników wstępnych obliczeń na ewentualny wybór optymalnego wariantu projektowanego urządzenia.	ćwiczenia rachunkowe.	Obowiązkowa obecność, udział w planowaniu algorytmu obliczeń, udzielanie odpowiedzi na pytania prowadzącego, samodzielne obliczenia, porównywanie wyników. Kolokwium	K_U01+ K_U04+ K_K03+	P6S_UK P6S_UO P6S_UW
03	Objaśnia zasadę pomiaru, wykonuje pomiary wybranych wielkości fizycznych istotnych w wymianie ciepła i ocenia wielkość ich niepewności.	laboratorium	Obowiązkowa obecność, sprawdzenie stopnia przygotowania i czynny udział w przeprowadzeniu pomiaru. Sporządzenie sprawozdania i zaliczenie każdego z ćwiczeń laboratoryjnych.	K_W02+ K_W08++ K_U08++	P6S_UW P6S_WG

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
6	TK01	1. Różne rodzaje wymiany ciepła. Przewodzenie - prawo Fouriera, konwekcja - prawo Newtona, promieniowanie cieplne - prawo Stefana - Boltzmanna; 2. Ustalone przewodzenie jednowymiarowe przez zwykłą i złożoną ściankę płaską, cylinder i kulę drążoną. Oporność cieplna przewodzenia; 3. Przenikanie ciepła przez ścianki. Współczynnik przenikania ciepła przez ściankę płaską i cylindryczną. Cieplna oporność przenikania ciepła. Ogólne równanie przewodzenia z uwzględnieniem nieustalonego przewodzenia jedno- i wielowymiarowego, ze źródłami ciepła, w różnych układach współrzędnych; szczególne przypadki; 4. System przewodząco – konwekcyjny w przypadku ustalonej wymiany ciepła dla płaskiego żebra. Sprawność żebra; 5. Nieustalona wymiana ciepła przez: system skupiony, ciało półnieskończone z różnymi warunkami brzegowymi (stałej temperatury, stałego strumienia ciepła i warunkiem konwekcyjnym); 6. Konwekcja wymuszona. Przepływ lepki i nielepki. r. energii. Laminarna warstwa graniczna przy płaskiej płycie; równanie ciągłości i równanie pędu dla warstwy przyściennej; 7. Całkowa analiza laminarnej warstwy granicznej; całkowe równanie pędu, rozkład prędkość płynu, grubość laminarnej warstwy granicznej; 8. Równanie energii dla laminarnej warstwy granicznej przy płaskiej płycie. Termiczna warstwa graniczna; całkowe równanie energii; 9. Grubość termicznej warstwy granicznej, miejscowy i średni współczynnik przejmowania ciepła (liczba Nusselta). Zależność między tarciem w płynie, a wymianą ciepła; współczynnik tarcia, liczba Stantona, analogia Reynoldsa; 10. Konwekcja swobodna na przykładzie laminarnej warstwy granicznej przy pionowej płytce; siły masowe, równanie ruchu, równanie energii, liczba Grashofa, rozwiązanie na miejscową liczbę Nusselta; 11. Promieniowanie cieplne; właściwości ciał, emisyjność, tożsamość Kirchhoffa, prawo Plancka, reguła przesunięć Wiena ciała szare; 12. Współczynniki kształtu promieniowania, prawo wzajemności. Intensywność promieniowania i jej związek z natężeniem promieniowania ciał doskonale czarnych; 13. Promieniowanie między ciałami nieczarnymi; jasność i opromienienie, sieci promieniowania; 14. Ekrany. Promieniowanie poprzez medium absorbująco – przepuszczające; 15. Podsumowanie	W01	MEK01
6	TK02	1. Ustalone, jednowymiarowe przewodzenie przez ściankę płaską i cylindryczną; 2. Ustalone jednowymiarowe przenikanie ciepła przez ściankę płaską i cylindryczną; 3. Ustalona wymiana ciepła za pośrednictwem żeber; 4. Nieustalona wymiana ciepła systemu skupionego i półprzestrzeni; 5. Konwekcja wymuszona bez zmiany fazy; 6. Konwekcja swobodna bez zmiany fazy; 7. Promieniowanie cieplne; 8. Kolokwium zaliczeniowe	C01	MEK01 MEK02
6	TK03	1. Informacje wstępne. Omówienie ćwiczeń realizowanych w ramach przedmiotu; 2.Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła aparatem płytowym; 3.Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła aparatem rurowym; 4. Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej metodą stanu uporządkowanego; 5. Doświadczalne określenie współczynnika przejmowania ciepła w warunkach nieustalonej wymiany ciepła w ciele stałym; 6. Wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła w warunkach konwekcji swobodnej; 7. Doświadczalne sprawdzanie praw promieniowania; 8. Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	L01	MEK01 MEK03

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 6)	Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 20.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 3.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 7.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 6)	Przygotowanie do ćwiczeń: 14.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 10.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 7.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 6)	Przygotowanie do laboratorium: 14.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 10.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 8.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 6)	Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 6)	Przygotowanie do egzaminu: 25.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Obecność na wykładach jest niezbędna z uwagi na konieczność systematycznego poznawania i oswajania się z nowymi problemami i będzie sprawdzana wyrywkowo. Zaliczenie wykładów odbędzie się w formie egzaminu ustnego, z materiału wyłożonego i w razie konieczności, zadanego do przerobienia we własnym zakresie. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uczęszczanie na wykłady oraz zaliczenie zarówno ćwiczeń, jak i laboratorium. Pozytywna ocena z egzaminu jest wymagana przy wystawianiu końcowej oceny z przedmiotu.
Ćwiczenia/Lektorat	Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona nieobecność będzie stanowić podstawę obniżenia końcowej oceny z ćwiczeń. Zajęcia odbywają się według harmonogramu, podanego wyżej. Do ćwiczeń należy przygotować się z teorii w zakresie objętym tematyką, jak w harmonogramie, aby móc aktywnie w nich uczestniczyć. Ćwiczenia polegają na przeprowadzaniu obliczeń w ramach rozwiązywania zadań. Dlatego należy przynosić kalkulatory na każde ćwiczenie. W trakcie ćwiczeń będą oceniane umiejętności studentów. Podstawą uzyskania zaliczenia ćwiczeń jest: obecność, uzyskane oceny i pozytywny wynik kolokwium.
Laboratorium	Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności obowiązuje odrobienie zaległego ćwiczenia laboratoryjnego z inną grupą. Wykonanie ćwiczenia jest poprzedzane kontrolą stopnia opanowania wiadomości teoretycznych, przypadających na dane ćwiczenie. Zakres obowiązujących wiadomości jest wcześniej podawany do wiadomości. W przypadku uzyskania negatywnej oceny należy zdać daną partię materiału w terminie przed następnymi zajęciami.•Grupa laboratoryjna jest podzielona na podgrupy, z których każda wykonuje inne ćwiczenie według harmonogramu. Z każdego ćwiczenia laboratoryjnego jest sporządzane sprawozdanie, które należy oddać prowadzącemu zajęcia do oceny.•Podstawą uzyskania zaliczenia jest odrobienie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych oraz otrzymanie pozytywnych ocen z wiadomości teoretycznych i sprawozdań.
Ocena końcowa	Końcowa ocena z przedmiotu będzie wystawiana jedynie w przypadku posiadania zaliczenia ćwiczeń i laboratorium oraz zdania egzaminu. Będzie ona średnią ważoną z wagą: 0,25 - laboratorium; 0,30 - ćwiczenia i 0,45 - wykład, zaokrągloną do bliższej oceny regulaminowej.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
Przykł zest pytań na egz ustn z Wym ciepła.jpg

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
Przykł zad rach z Wymiany ciepła.jpg
Przykł pytania kontr przed lab z Wymiany ciepła.jpg

Inne
(-)

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

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	F. Wolańczyk	Biopaliwa - pozyskiwanie i stosowanie	2022
2	R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk	Urządzenia energetyczne: laboratorium	2020