- Nazwa przedmiotu:
- Termodynamika techniczna
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab.inż.Dorota Bzowska/ profesor PW
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Inżynieria Środowiska
- Grupa przedmiotów:
- Wspólne dla kierunku
- Kod przedmiotu:
- IN1A_11
- Semestr nominalny:
- 4 / rok ak. 2013/2014
- Liczba punktów ECTS:
- 7
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Wykłady: liczba godzin według planu studiów - 20, przygotowanie do zajęć - 20 h, zapoznanie ze wskazaną literaturą - 15, przygotowanie do egzaminu - 20, razem - 75; Ćwiczenia: liczba godzin według planu studiów - 10, przygotowanie do zajęć - 25 h, przygotowanie do kolokwium - 15, razem - 50; Laboratoria: liczba godzin według planu studiów - 10, przygotowanie do zajęć - 15 h, opracowanie wyników - 10, napisanie sprawozdania - 15, razem - 50;
Razem - 175
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Wykłady - 20 h; Ćwiczenia - 10 h, Laboratoria - 10 h;
Razem - 40 h = 1,6 ECTS
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Laboratoria: liczba godzin według planu studiów - 10, przygotowanie do zajęć - 15 h, opracowanie wyników - 10, napisanie sprawozdania - 15, razem - 50;
50 h = 2 ECTS
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład300h
- Ćwiczenia150h
- Laboratorium150h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Matematyka, Fizyka, Chemia
- Limit liczby studentów:
- wykład min. 15 studentów; ćwiczenia 15-30 studentów: laboratorium 8-12
- Cel przedmiotu:
- Celem nauczania przedmiotu jest edukacja studenta w zakresie podstaw przemian energetycznych, przepływu ciepła, pomiarów podstawowych wielkości występujących w technice cieplnej, a także nabycie wiedzy z zakresu techniki cieplnej i umiejętności stosowania jej do rozwiązywania problemów inżynierskich.
- Treści kształcenia:
- W1 - Wprowadzenie do przedmiotu, jednostki miary i podstawowe definicje w termodynamice: układ termodynamiczny otwarty i zamknięty, stan układu, parametry ekstensywne i intensywne, energia, praca, ciepło. Przemiany odwracalne i nieodwracalne
W2 - Zasada zachowania energii i pierwsza zasada termodynamiki, bilans energii, praca bezwzględna, techniczna i użyteczna, obiegi termodynamiczne.
W3 - Właściwości gazów, gaz doskonały i półdoskonały, termiczne równanie stanu gazów, entropia gazu doskonałego ciał stałych i cieczy, Mieszanina gazów doskonałych i półdoskonałych. Przemiany termodynamiczne gazów doskonałych: izotermiczna, izochoryczna, izentropowa, politropowa, przemiany nieodwracalne
W4 - Druga i trzecia zasada termodynamiki, sformułowania drugiej zasada termodynamiki, prawo wzrostu entropii, statystyczna interpretacja entropii, obiegi silników cieplnych i urządzeń chłodnicznych, konsekwencje drugiej zasady termodynamiki
W5 - Para wodna i gazy rzeczywiste. Cechy gazów rzeczywistych i równanie stanu gazów rzeczywistych, równanie Clausiusa-Clapeyrona. Właściwości pary wodnej nasyconej i przegrzanej, przemiany charakterystyczne pary nasyco-nej i przegrzanej
W6 - Powietrze wilgotne - podstawowe określenia, termiczne równanie gazu wilgotnego, entalpia i energia wewnętrzna, wykres h-X. Przemiany powietrza wilgotnego: osuszanie powietrza, mieszanie, psychrometr Augusta, proces suszenia
W7 - Spalanie paliw: charakterystyka paliw, ciepło spalania i wartość opałowa, zależności stechiometryczne przy spalaniu paliw, ilości i skład spalin, temperatura spalania. Procesy sprężania, rodzaje sprężarek, obiegi sprężania
W8 - Obiegi siłowni i silników cieplnych, silniki cieplne spalinowe, obiegi porównanwcze silników spalinowych tłokowych: obiegi Otto, Diesla, obieg porównawczy silinków spalinowych turbinowych (obieg Braytona), obieg porównawczy Clausiusa-Rankine'a siłowni parowej . Wykorzystanie pomp cieopła w racjonalizacji użytkowania energii Obiegi chłodziarek i pomp cieplnych: obieg chłodniczy Joula, obieg chłodniczy Lindego, pompycieplne. W9 - Zasady przepływu ciepła - przewodzenie ciepła, prawo Fouriera, równanie jednowymiarowego przewodnictwa cieplnego, przewodzenie w przegrodach: płaskiej, walcowej, kulistej przegrodzie Konwekcja, istota konwekcji, współczynnik przejmowania ciepła, zastosowanie teorii podobieństwa, analiza wymiarowa, konwekcja burzliwa i swobodna przejmowanie ciepła przy wrzeniu i kondensacji Promieniowanie cieplne, istota promieniowania, podstawowe prawa promieniowania, strumień energii wymieniany pomiędzy powierzchniami równoległymi i powierzchniami nie wklęsłą i otaczającą, radiacyjny współczynnik przejmowania ciepła, wpływ ekranu na strumień wymienianej energii, promieniowanie cieplne gazów
W10 - Przenikanie ciepła, określenie, przenikanie przez przegrodę płaską, walcową i kulistą, wpływ oporu zanieczyszczenia powierzchni, przepływ ciepła przez zamkniętą warstwę płynu, zwiększanie intensywności przenikania ciepła
Przeponowe konwekcyjne wymienniki ciepła: rodzaje wymienników, bilans cieplny, rozkład temperatury czynników, średnia różnica temperatury
C1 - Jednostki miary i przeliczanie wielkości fizycznych w różnych jednostkach miary
C2 - Pierwsza zasada termodynamiki dla układu zamkniętego i otwartego
C3 - Bilanse energetyczne
C4 - Druga zasada termodynamiki
C5 - Stan gazu doskonałego , mieszanina gazów Przemiany termodynamiczne gazów doskonałych Obiegi termodynamiczne silników cieplnych
Obiegi termodynamiczne siłowni cieplnych C7 - Przemiany termodynamiczne pary wodnej Obiegi termodynamiczne siłowni cieplnych C8 - Powietrze wilgotne - przemiany powietrza wilgotnego C9 - Przepływ ciepła - przewodzenie, konwekcja Przepływ ciepła - promieniowanie cieplne, przenikanie ciepła
C10 Sprawdzian
L1 - Badanie przemian gazowych - adiabatycznej i izichorycznej
L2 - Pomiary temperatury, ciśnienia i wilgotności powietrza
L3 - Badanie wymiany ciepła przy mieszaniu
L4 - Bilans cieplny kotła wodnego
L5 - Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła materiałów izolacyjnych za pomocą aparatu Poensgena
L6 - Badanie wymiany ciepła w jednodrogowym wymienniku ciepła
L7 - Porównanie metod określania właściwości termodynamicznych pary wodnej
- Metody oceny:
- Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z egzaminu końcowego. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych i zajęć laboratoryjnych. Łączna ocena z przedmiotu stanowi średnią ważoną: egzamin 50%, ćwiczenia 25%, laboratorium 25%. Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych uzyskuje się na podstawie pozytywnej oceny ze sprawdzianu, natomiast zaliczenie laboratorium uzyskuje się na podstawie sprawdzianów bezpośrednio poprzedzających poszczególne ćwiczenia (tzn. wejściówki), wykonania ćwiczeń i pozytywnie ocenionych sprawozdań z ich wykonania. przy zaliczeniu poszczególnych prac stosowana jest skala ocen przyporządkowana do określonej procentowo przyswojonej wiedzy: 5,0 - 91%-100%, 4,5- 80%-91%, 4-71%-80%, 3,5-61%-70%, 3-51%-60%, 2- 0% - 50%. Obecność na ćwiczeniach audytoryjnych i zajęciach laboratoryjnych jest obowiązkowa. W uzasadnionych sytuacjach dopuszcza się nieobecność na maksymalnie dwóch zajęciach przy czym wymagane jest usprawiedliwienie nieobecności.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. Górzyński J.: Termodynamika. Wykłady i zadania z rozwiązaniami. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013; 2. Wiśniewski S.: Termodynamik techniczna. WNT, Warszawa 1999; 3. Szargut J. Termodynamika. PWN, Warszawa 1998; 4. Staniszewski B.: Termodynamika. PWN, warszawa 1986
- Witryna www przedmiotu:
- brak
- Uwagi:
- brak
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt W03_01
- Ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną z zakresu techniki cieplnej obejmującą zagadnienia z obszaru inżynierii środowiska umożliwiającą rozumienie procesów cieplnych i przepływu ciepła
Weryfikacja: Egzamin (W1-W10)
Powiązane efekty kierunkowe:
I1A_W03_01
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W03
- Efekt W03_02
- Ma wiedzę w zakresie podstaw termodynamiki technicznej umożliwiającą rozwiązywanie prostych zadań z zakresu inżynierii środowiska
Weryfikacja: Egzamin (W1-W10)
Powiązane efekty kierunkowe:
I1A_W03_02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W03
- Efekt W07_01
- Zna podstawowe metody wykonywania bilansu energii w zakresie inżynierii środowiska z zastosowaniem zasad techniki cieplnej. Ma umiejętność korzystania z tablic i wykresów w celu ustalenia wartości dla poszukiwanych wielkości termodynamicznych
Weryfikacja: Egzamin (W2), zaliczenie (C3), zaliczenie (L4)
Powiązane efekty kierunkowe:
I1A_W07_01
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W07
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt U01_01
- Potrafi pozyskiwać informacje z różnych źródeł do wykonywania obliczeń strumieni masy i energii w procesach cieplnych. Potrafi prowadzić analizę uzyskanych wyników i formułować wnioski.
Weryfikacja: Kolokwium (C1-C10), zaliczenie laboratium (L1-L7)
Powiązane efekty kierunkowe:
I1A_U01_01
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U01
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt K03_01
- Potrafi pracować indywidualnie i w zespole podczas rozwiązywania zadań rachunkowych, wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych, opracowywania sprawozdań laboratoryjnych.
Weryfikacja: Wejściówka, Sprawozdanie (L1-L6)
Powiązane efekty kierunkowe:
I1A_K03_01
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K03