Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wymiana ciepła i masy
Tok studiów:
2016/2017
Kod:
MIS-1-507-s
Wydział:
Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Malinowski Zbigniew (malinows@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Hadała Beata (beata.hadala@agh.edu.pl)
dr inż. Cebo-Rudnicka Agnieszka (cebo@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Student poznaje podstawy przewodzenia ciepła oraz konwekcyjnej i radiacyjnej wymiany ciepła. Nabywa umiejętności określenia temperatury obiektu i strat ciepła.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna pojęcia energii i entalpii. Potrafi definiować ciepło właściwe i przewodność cieplną ośrodka IS1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W002 Student umie określić bilans energii układów zamkniętych, układów stacjonarnych i bilans energii powierzchni. IS1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W003 Student umie opisać stacjonarne zagadnienia przewodzenie ciepła IS1A_W15 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W004 Student umie określić mechanizmy transportu masy IS1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W005 Student umie określić wymianę ciepła i masy w procesach stacjonarnych i niestacjonarnych IS1A_W15 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student potrafi obliczyć bilans energii układu IS1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U002 Student umie obliczyć temperaturę obiektu w warunkach stacjonarnej wymiany ciepła IS1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U003 Student umie wyznaczyć warunki brzegowe wymiany ciepła IS1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U004 Student umie obliczyć dyfuzję masy w ośrodkach nieruchomych. IS1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student umie projektować wymianę ciepła i masy w urządzeniach i procesach technologicznych IS1A_K05 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna pojęcia energii i entalpii. Potrafi definiować ciepło właściwe i przewodność cieplną ośrodka + - - - - - - - - - -
M_W002 Student umie określić bilans energii układów zamkniętych, układów stacjonarnych i bilans energii powierzchni. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student umie opisać stacjonarne zagadnienia przewodzenie ciepła + - - - - - - - - - -
M_W004 Student umie określić mechanizmy transportu masy + - - - - - - - - - -
M_W005 Student umie określić wymianę ciepła i masy w procesach stacjonarnych i niestacjonarnych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi obliczyć bilans energii układu + + - - - - - - - - -
M_U002 Student umie obliczyć temperaturę obiektu w warunkach stacjonarnej wymiany ciepła + + - - - - - - - - -
M_U003 Student umie wyznaczyć warunki brzegowe wymiany ciepła + + - - - - - - - - -
M_U004 Student umie obliczyć dyfuzję masy w ośrodkach nieruchomych. + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student umie projektować wymianę ciepła i masy w urządzeniach i procesach technologicznych + + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1.Pojęcie ciepła właściwego, entalpii i energii wewnętrznej
Definicja ciepła właściwego w warunkach stałej objętości i stałego ciśnienia. Związek ciepła właściwego z entalpią i energią wewnętrzną
*2. Podstawy termodynamiki
Mechanizmy transportu energii. Energia jako funkcja stanu, układy stacjonarne i niestacjonarne, pierwsza zasada termodynamiki
*3. Bilans energii układu
Bilans energii układów zamkniętych, bilans energii układów stacjonarnych, bilans energii powierzchni, straty ciepła
*4. Mechanizmy przewodzenia ciepła
Mechanizmy przewodzenia ciepła w ciałach stałych, mechanizmy przewodzenia ciepła w cieczach i gazach. Przewodność cieplna, wpływ temperatury na przewodność cieplną ciał stałych, cieczy i gazów
*5. Podstawy konwekcyjnej wymiany ciepła
Wpływ ruchu ośrodka na wyminę ciepła. Konwekcja swobodna i konwekcja wymuszona. Konwekcyjny strumień ciepła przejmowanego na powierzchni ciał stałych
*6. Podstawy promieniowania ciepła
Związek promieniowania ciepła z energią fal elektromagnetycznych, emisyjność, absorpcyjność i przepuszczalność ośrodka. Prawo Stefana-Boltzmanna
*7. Stacjonarne zagadnienia przewodzenia
Warunki stacjonarnej wymiany ciepła. Wybór układu współrzędnych, przewodzenia ciepła w płycie, walcu i kuli.
*8. Przewodzenie ciepła przez płytę o współczynniku ciepła zależnym od temperatury
Wpływ przewodności cieplnej na rozkład temperatury w płycie.
9
. Wewnętrzne źródło ciepła
Generowanie ciepła w wyniku zmiany energii mechanicznej i chemicznej w energię cieplną, efekt cieplny zmiany stanu skupienia substancji. Bilans energii układu z wewnętrznym źródłem ciepła
*10. Stacjonarne rozkłady temperatury płyty, walca i kuli ze źródłem ciepła
Rozwiązania stacjonarnych zagadnień przewodzenia ciepła dla płyty, walca i kuli ze źródłem ciepła
*11. Molowy i masowy opis dyfuzji
Podobieństwa między wymianą masy i ciepła. Warunki brzegowe wymiany masy. Prawo Ficka
*12. Pojęcie rozpuszczalności, prawo Henry’ego o rozpuszczalności gazów
Wymiana masy między ciałami stałymi, gazami i cieczami. Rozpuszczalność gazów w ciałach stałych i cieczach
*13. Stacjonarne zagadnienia dyfuzji masy przez przegrody płaskie
Dyfuzja gazów i pary wodnej przez przegrody. Przepuszczalność ciał stałych
*14. Niestacjonarna dyfuzja masy
Rozwiązanie niestacjonarne zagadnienia dyfuzji masy. Nawęglanie powierzchni elementów stalowych
*15. Mechanizmy transportu masy w płynach będących w ruch
Złożone zagadnienia dyfuzyjnego i konwekcyjnego transportu masy. Przepływ dyfuzyjno-konwekcyjny Stefana

Ćwiczenia audytoryjne:

*1. Wyznaczanie energii układów zamkniętych
Wykonanie obliczeń zmian energii wybranych układów zamkniętych przy zmianach temperatury i ciepła właściwego ośrodka.
*2. Wyznaczanie energii układów stacjonarnych
Wykonanie obliczeń zmian energii wybranych układów stacjonarnych. Wyznaczanie strat ciepła w przepływach przez przewody.
*3. Wyznaczenie warunków brzegowych wymiany ciepła
Określenie konwekcyjnych i radiacyjnych warunków brzegowych dla wybranych przypadków wymiany ciepła. Zastosowania bilansu energii powierzchni do określania złożonych warunków brzegowych wymiany ciepła.
*4. Wyznaczanie stacjonarnych rozkładów temperatury
Obliczenia zmian temperatury płyty, walca i kuli dla wybranych warunków brzegowych i przewodności cieplnej materiałów. Określenie strat ciepła.
*5. Wyznaczanie zmian temperatury układu ze źródłem ciepła
Wykonanie obliczeń wydajności wewnętrznego źródła ciepła dla wybranych procesów. Wyznaczanie temperatury układu ze źródłem ciepła.
*6. Wyznaczanie dyfuzji masy w ośrodkach nieruchomych
Określanie warunków brzegowych wymiany masy. Obliczanie stężenia substancji i ciśnienia parcjalnego gazów. Wykonanie obliczeń rozpuszczania gazów w ciałach stałych. Wykonanie obliczeń przepuszczalności gazów przez przegrody. Wykonanie obliczeń niestacjonarnej dyfuzji w ciałach stałych.
*7. Wyznaczanie przepływów dyfuzyjno-konwekcyjnych
Wykonanie obliczeń przepływu dyfuzyjno – konwekcyjnego Stefana

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 128 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 28 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona ocen z ćwiczeń audytoryjnych (waga 0.4) i egzaminu (waga 0.6)
Warunkiem przystąpienia do zaliczenia poprawkowego jest 50% obecności na ćwiczeniach.
Zaliczenie poprawkowe z ćwiczeń ma formę kolokwium obejmującego cały zakres ćwiczeń audytoryjnych.
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia ćwiczeń.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Wiśniewski S., Wiśniewski T.: Wymiana ciepła, WNT, Warszawa 1997
2. Yunus A. Cengel: Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill, London 2007
3. Taler J.: Teoria i praktyka identyfikacji procesów przepływu ciepła. Ossolineum, Wrocław 1995
4. Furmański P., Domański R.: Wymiana ciepła, przykłady obliczeń i zadania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2004
5. Hobler T.: Ruch ciepła i wymienniki. WNT, Warszawa 1979

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

http://www.bpp.agh.edu.pl/

• T. Telejko, Z. Malinowski, Application of an inverse solution to the thermal conductivity identification using the finite element method, Journal of Materials Processing Technology, 146 (2004), s. 145–155.
• Z. Malinowski, J.G. Lenard, M.E. Davies, A study of the heat transfer coefficient as function of temperature and pressure, Journal of Materials Processing Technology, 41 (1994), s. 125–142.
• Malinowski Z., Telejko T., Hadała B., Cebo-Rudnicka A., Szajding A.: Dedicated three dimensional numerical models for the inverse determination of the heat flux and heat transfer coefficient distributions over the metal plate surface cooled by water, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 75, 2014, 347-361
• Malinowski Z., Cebo-Rudnicka A., Telejko T., Hadała B., Szajding A.: Inverse method implementation to heat transfer coefficient determination over the plate cooled by water spray, Inverse Problems in Science and Engineering, 23 no. 3, 2015, 518-556

Informacje dodatkowe:

Brak