Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Procesy przenoszenia masy i energii
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Piotr Fabijańczyk
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Ochrona Środowiska
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
1110-OS000-ISP-5307
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykład - 30 godzin, ćwiczenia projektowe - 15 godzin, przygotowanie do zajęć projektowych 5 godzin, zapoznanie z literaturą 4 godziny, Przygotowanie do zaliczenia wykładów, obecność na zaliczeniu - 8 godzin, razem 62 godziny.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
3
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Mechanika płynów, Podstawy informatyki (Matlab).
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Przedstawienie studentom procesów wymiany masy i energii przebiegające w środowisku naturalnym. Omawiane są procesy adwekcji i dyfuzji w ruchu laminarnym i turbulentnym wraz z reakcją (bio)chemiczną. Nacisk będzie położony na umiejętność rachunkowego liczenia strumieni masy i energii. Studenci poznają procesy przenikania masy i energii przez powierzchnie międzyfazowe w układzie powietrze-woda, woda – gleba i powietrze – gleba. Wykład ukaże analogię procesów transportu pędu, ciepła i masy.
Treści kształcenia:
Prawa fizyczne - prawa zachowania pędu masy i energii. Wielkości podlegające bilansowaniu. Jednostki i tablice przeliczeniowe stężeń. Rodzaje i wzajemne powiązania procesów. Objętość kontrolna. Bilans dla różnych objętości kontrolnych. Bilansowanie w systemach statycznych i dynamicznych. Bilans środowiskowy dla procesów przemysłowych. Transport molekularny i konwekcyjny. Ustalony i nieustalony jednowymiarowy transport molekularny pędu ciepła i masy. Analogia opisu procesów transportu. Szczególne przypadki transportu molekularnego. Jednowymiarowy transport konwekcyjny pędu ciepła i masy. Ogólny bilans trójwymiarowy. Transport molekularny i konwekcyjny w przestrzeni trójwymiarowej. Zjawiska transportu w przestrzeni ograniczonej. Zagadnienie warstwy granicznej. Transport turbulentny. Przepływ przejściowy i turbulentny w środowisku. Wielkości średnie i wielkości pulsacji. Równania transportu energii cieplnej i masy w ruchu turbulentnym. Współczynniki turbulentnej dyfuzji cieplnej i masy. Wybrane procesy wymiany pędu ciepła i masy w środowisku. Ruch ciepła przez promieniowanie. Konwekcja swobodna. Parowanie i skraplanie. Wymiana ciepła i masy przez powierzchnię swobodną Procesy wnikania masy. Procesy sopcji. Wymiana masy w przepływie burzliwym z reakcją chemiczną. Procesy wymiany masy i energii z otoczeniem organizmów roślinnych i zwierzęcych Przykłady opisu matematycznego i modeli procesów przenoszenia masy i energii w systemach środowiska i w procesach przemysłowych w różnych skalach przestrzennych i czasowych Ćwiczenia rachunkowe różnorodnych bilansów masy i energii dla zadanych powierzchni kontrolnych. Bilanse w systemach środowiska. Bilanse dla wybranych procesów przemysłowych. zastosowanie arkusza kalkulacyjnego i Matlaka. Program w Matlabie rozwiązujący zadania transportu masy i energii w środowisku: nieustalony przewodzenie ciepła w glebie, nieustalony przepływ masy w rzece, reaeracja przez powierzchnię swobodną, wymywanie gazów z atmosfery, Program w Matlabie rozwiązujący zadania transportu masy i energii w środowisku: rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze i w wodzie w wyniku awarii przemysłowej, pożaru, itp.
Metody oceny:
60% wynik egzaminu i 40% wynik ćwiczeń komputerowych.
Egzamin:
tak
Literatura:
Andrzej Kraszewski "Zjawiska transportu w środowisku" Preskrypt (manuskrypt) "Modelowanie numeryczne pól temperatury" (praca zbiorowa p.red. Jana Szarguta). WNT Warszawa, 1992 John R. L. Monteith "Fizyka środowiska biologicznego" PWN Warszawa, 1977Jerzy Malczewski, Maciej Piekarski "Modele procesów transportu masy, pędu i energii" PWN Warszawa, 1992. J. Sawicki "Przepływy z powierzchnią swobodną" PWN Warszawa, 1998
Witryna www przedmiotu:
https://moodle.is.pw.edu.pl/moodle/course/view.php?id=57
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Zdobył wiedzę teoretyczną dot. procesów wymiany masy i energii przebiegających w środowisku naturalnym, w tym procesów adwekcji i dyfuzji w ruchu laminarnym i turbulentnym wraz z reakcją (bio)chemiczną.
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W02
Poznał podstawy teoretyczne zjawiska transportu w przestrzeni ograniczonej z uwzględnieniem zagadnienia warstwy granicznej, ruchu ciepła przez promieniowanie, wymiany masy w środowisku naturalnym oraz konwekcji swobodnej.
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W03
Poznał opis matematyczny procesów fizyki środowiska.
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Posiada umiejętność rachunku inżynierskiego opartego na bilansie ciepła i masy w różnych systemach środowiska przyrodniczego. Potrafi dokonać obliczeń inżynierskich opartych na bilansie pędu, ciepła i masy w różnych układach technicznych.
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U24, K_U16, K_U11, K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U02
Potrafi dokonać obliczeń inżynierskich opartych na bilansie pędu, ciepła i masy w różnych układach technicznych.
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U24, K_U16, K_U11, K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U03
Umie sformułować proste modele zjawisk transportu i zastosować techniki matematyczne w celu budowy modeli matematycznych z zastosowaniem komputerowego pakietu MATLAB.
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U24, K_U16, K_U11, K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Poszerzył wiedzę na temat złożoności systemów naturalnych i zrozumiał rolę fizyki środowiska i matematyki stosowanej do opisu zjawisk przebiegajacych w tych systemach
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K05, K_K02, K_K01, K_K06
Powiązane charakterystyki obszarowe: