- Nazwa przedmiotu:
- Teoria maszyn cieplnych I
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab. inż. Andrzej Wolff, ad., Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej, Zakład Eksploatacji i Utrzymania Pojazdów
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Transport
- Grupa przedmiotów:
- Specjalnościowe
- Kod przedmiotu:
- TR.NIS505
- Semestr nominalny:
- 5 / rok ak. 2019/2020
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 50 godzin, w tym: praca na wykładach 18 godz., studiowanie literatury przedmiotu 16 godz., konsultacje 1 godz., przygotowanie się do kolokwiów 15 godz.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1,0 pkt. ECTS (19 godz., w tym: praca na wykładach 18 godz., konsultacje 1 godz.)
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 0
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład18h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Matematyka, fizyka, mechanika
- Limit liczby studentów:
- brak
- Cel przedmiotu:
- Poznanie wielkości fizycznych występujących w maszynach cieplnych oraz podstawowych praw z dziedziny termodynamiki (w tym wymiany ciepła) oraz procesów pracy tłokowego silnika spalinowego.
- Treści kształcenia:
- Treść wykładu:
Własności gazów doskonałych i rzeczywistych. Gazy i ich parametry. Równanie stanu gazu. Mieszaniny gazów. Bilans energetyczny przemian termodynamicznych. Energia wewnętrzna i entalpia statyczna gazu doskonałego. Praca absolutna, użyteczna i techniczna. Pierwsza zasada termodynamiki. Entropia gazu doskonałego. Wykres ciepła. Przemiany politropowe. Charakterystyczne przemiany gazów: izochoryczna, izobaryczna, izotermiczna, izentropowa. Politropa uogólniona. Wywiązywanie ciepła przez spalanie. Paliwa i ich własności. Równania stechiometryczne teoretycznego spalania. Zapotrzebowanie tlenu i powietrza przy spalaniu. Skład spalin. Druga zasada termodynamiki. Odwracalność i nieodwracalność przemian. Obieg gazowy i jego sprawność. Druga zasada termodynamiki. Teoretyczne obiegi gazowe silników. Obiegi: Carnot’a, Otto, Diesel’a, Sabathe’go. Procesy wymiany ciepła. Przewodzenie, konwekcja i promieniowanie i ich opisy matematyczne. Sprężarki tłokowe i wirnikowe. Objętościowy współczynnik zasysania oraz spręż graniczny. Sprężanie stopniowe. Rodzaje sprężarek wirnikowych. Obiegi rzeczywiste oraz procesy pracy tłokowych silników spalinowych. Wykresy indykatorowe silników spalinowych z zapłonem iskrowym (ZI) oraz samoczynnym (ZS). Proces napełniania cylindra i wydechu spalin. Procesy sprężania i rozprężania. Charakterystyka procesów spalania w silnikach ZI i ZS. Wskaźniki pracy silnika spalinowego. Średnie ciśnienie indykowane i efektywne. Moc indykowana i efektywna. Sprawność silnika: teoretyczna, indykowana, mechaniczna i ogólna. Godzinowe i jednostkowe zużycie paliwa. Charakterystyki silników spalinowych. Charakterystyki: w funkcji prędkości obrotowej, w funkcji obciążenia silnika, ogólna (warstwicowa) oraz regulacyjne.
- Metody oceny:
- Organizowane są 2 kolokwia - każde z 2 wspomnianych kolokwiów zaliczeniowych ma formę pisemną stanowiącą albo test składający się z kilkunastu pytań zamkniętych, albo sprawdzian obejmujący kilka pytań otwartych (zwykle 2-3). Czas trwania każdego kolokwium wynosi średnio 30 – 40 min. Wymagane jest udzielenie poprawnych odpowiedzi na poziomie, co najmniej 51%. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z obu kolokwiów. Wówczas ocena końcowa jest średnią arytmetyczną uzyskanych ocen.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1) Górzyński J.: Termodynamika. Wykłady i zadania z rozwiązaniami, Oficyna Wydawnicza P.W., Warszawa 2014;
2) Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych, seria podręczników, WKŁ, Warszawa 2006;
3) Wajand J.A., Wajand J.T.: Tłokowe silniki spalinowe średnio- i szybkoobrotowe, WNT, Warszawa 2000;
4) Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 2012.
5) Wrzesiński Z.: Termodynamika. Zbiór zagadnień i zadań z rozwiązaniami, Oficyna Wydawnicza P.W., Warszawa 2014;
- Witryna www przedmiotu:
- www.wt.pw.edu.pl
- Uwagi:
- O ile nie powoduje to zmian w zakresie powiązań danego przedmiotu z kierunkowymi efektami uczenia się w treściach kształcenia mogą być wprowadzane na bieżąco zmiany związane z uwzględnieniem najnowszych osiągnięć naukowych.
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka W01
- Ma wiedzę teoretyczną z termodynamiki przydatną do opisów procesów towarzyszących pracy maszyn cieplnych.
Weryfikacja: wykład - 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG
- Charakterystyka W02
- Zna podstawowe parametry stanów termodynamicznych i wielkości energetyczne charakteryzujące funkcjonowanie maszyn cieplnych.
Weryfikacja: wykład - 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W07, Tr1A_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG
- Charakterystyka W03
- Ma wiedzę teoretyczną dotyczącą własności gazów i ich mieszanin i związanych z tym zależności matematycznych. Zna podstawowe zasady termodynamiki (I i II) umożliwiające bilansowanie energetyczne procesów cieplnych. Ma wiedzę teoretyczną o podstawowych przemianach gazowych i obiegach silników cieplnych oraz zna charakteryzujące je wykresy (pracy p-v i ciepła T-s). Posiada wiedzę o procesach wywiązywania się ciepła przez spalanie oraz wymiany ciepła (przez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie). Ma wiedzę teoretyczną o działaniu sprężarek tłokowych i wirnikowych oraz charakteryzujące je wykresy p-v.
Weryfikacja: wykład - 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG, I.P6S_WK
- Charakterystyka W04
- Zna obieg rzeczywisty i procesy pracy tłokowego silnika spalinowego. Ma wiedzę o wyznaczaniu wskaźników pracy silnika i zna podstawowe charakterystyki silnika spalinowego.
Weryfikacja: wykład - 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_W12, Tr1A_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG, I.P6S_WK
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka U01
- Potrafi pozyskać informacje z literatury dotyczące teorii maszyn cieplnych.
Weryfikacja: wykład - 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_U03, Tr1A_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UK, I.P6S_UW
- Charakterystyka U02
- Potrafi stosować odpowiednie metody analityczne do rozwiązywania zagadnień termodynamicznych.
Weryfikacja: wykład - 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Tr1A_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o