Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Komputerowe projektowanie procesów cieplnych
Tok studiów:
2016/2017
Kod:
MIS-1-609-s
Wydział:
Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
6
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)
Krótka charakterystyka modułu

Moduł wprowadza w problematykę budowy modeli matematycznych, obliczeń i projektowania procesów wymiany ciepła w przemyśle, budownictwie i energetyce.

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 podstawy teoretyczne określania warunków brzegowych wymiany ciepła w procesach przemysłowych IS1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie projektu
M_W002 Student umie określić przydatność modeli teoretycznych do rozwiązania wybranych problemów przemysłowych IS1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie projektu
M_W003 Student umie zaprojektować cykl obliczeń niezbędny do rozwiązania postawionego zagadnienia wymiany ciepła IS1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie projektu
M_W004 Student zna podstawy teoretyczne niezbędne do wykonania symulacji numeryczne procesów wymiany ciepła z zastosowaniem oprogramowania opartego na metodach numerycznych IS1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie projektu
Umiejętności
M_U001 Student umie obliczyć zmianę temperatury wyrobu w ciągu technologicznym IS1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Projekt,
Wykonanie projektu
M_U002 Student potrafi wykonać obliczenia procesu wymiany ciepła za pomocą specjalistycznego oprogramowania IS1A_U06 Aktywność na zajęciach,
Projekt,
Wykonanie projektu
Kompetencje społeczne
M_K001 Student umie projektować procesy chłodzenia i nagrzewania materiałów w procesach przemysłowych IS1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Projekt,
Wykonanie projektu
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 podstawy teoretyczne określania warunków brzegowych wymiany ciepła w procesach przemysłowych + - - - - - - - - - -
M_W002 Student umie określić przydatność modeli teoretycznych do rozwiązania wybranych problemów przemysłowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Student umie zaprojektować cykl obliczeń niezbędny do rozwiązania postawionego zagadnienia wymiany ciepła + - - + - - - - - - -
M_W004 Student zna podstawy teoretyczne niezbędne do wykonania symulacji numeryczne procesów wymiany ciepła z zastosowaniem oprogramowania opartego na metodach numerycznych + - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie obliczyć zmianę temperatury wyrobu w ciągu technologicznym + - - + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi wykonać obliczenia procesu wymiany ciepła za pomocą specjalistycznego oprogramowania + - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student umie projektować procesy chłodzenia i nagrzewania materiałów w procesach przemysłowych + - - + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

*1. Typowe modele matematyczne procesów wymiany ciepła
Modele o parametrach skupionych, modele o parametrach sekcyjnie skupionych, modele o parametrach zależnych od czasu i przestrzeni
*2. Model rurowego wymiennika ciepła o parametrach sekcyjnie skupionych
Zastosowanie bilansu ciepła do wyznaczania temperatury płynu w rurze wewnętrznej i płaszczu dla sekcyjnego modelu rurowego wymiennika ciepła .
*3. Model numeryczny pieca akumulacyjnego do ogrzewania pomieszczeń
Budowa modelu wymiany ciepła metodą elementów skończonych, analiza zmian w ciągu doby pracy mocy cieplnej pieca do ogrzewania pomieszczeń
*4. Wymiana ciepła w czasie nagrzewanie i chłodzenia walców
Określenie konwekcyjnych i radiacyjnych warunków brzegowych dla nagrzewania i chłodzenia walca
*5. Model numeryczny nagrzewania i chłodzenia walców
Budowa numerycznego modelu nagrzewania i chłodzenia walców w oparciu o metodę elementów skończonych
*6. Model warunków brzegowych nagrzewania i chłodzenia narzędzi
Wybór warunków brzegowych specyficznych dla nagrzewania i chłodzenia narzędzi w procesach przeróbki plastycznej na gorąco.
*7. Symulacja nagrzewania i chłodzenia narzędzi
Budowa modelu numerycznego i strategii obliczeń w celu określenia temperatury matryc w procesach kucia na gorąco.
*8. Nagrzewanie metali w piecach przemysłowych
Warunki brzegowe wymiany ciepła w komorze pieca, właściwości termofizyczne stali
*9. Projektowanie nagrzewania stali za pomocą metody elementów skończonych
Określenie krzywej nagrzewania, określenie pola temperatury nagrzewanego materiału, określenie naprężeń cieplnych, kryteria pękania
*10. Model wymiany ciepła w procesie walcowania prętów i kształtowników
Określenie warunków brzegowych wymiany ciepła specyficznych dla walcowania prętów i kształtowników
*11. Symulacje temperatury w przekroju poprzecznym prętów i kształtowników
Przykłady obliczeń zmian temperatury prętów i kształtowników dla wybranych problemów
*12. Modelowanie wymiany ciepła w procesie ciągłego odlewania
Modele warunków brzegowych, przykłady obliczeń zmian temperatury pasma, wpływ ciepła krzepnięcia na pole temperatury.
*13. Sterowanie temperaturą w czasie rzeczywistym
Budowa jednowymiarowych modeli wymiany ciepła dla płyty. Zastosowanie modeli do szybkich obliczeń zmian temperatury pasma.
*14. Wymiana ciepła w gruncie z kolektorem pompy ciepła
Określenie właściwości termofizycznych gruntu, określenie warunków brzegowych wymiany ciepła.
*15. Modelowanie strefy przemarzania gruntu
Określenie zmian pola temperatury gruntu w czasie pracy pompy ciepła. Określenie cyklu pracy pompy ciepła.

Ćwiczenia projektowe:

*Budowa modelu wymiany ciepła nagrzewania lub chłodzenia walców
Opracowanie warunków brzegowych konwekcyjnej i radiacyjnej wymiany ciepła dla wybranego problemu nagrzewania lub chłodzenia walca
*2. Wykonanie symulacji wybranego problemu nagrzewania lub chłodzenia walca
Wykonanie symulacji komputerowych programem metody elementów skończonych wybranych przypadków nagrzewania lub chłodzenia walców. Opracowanie i interpretacja wyników obliczeń modelowych
*3. Budowa modelu wymiany ciepła nagrzewania lub chłodzenia płyty wielowarstwowej
Opracowanie modelu własności termofizycznych płyty wielowarstwowej. Opracowanie modelu konwekcyjnych i radiacyjnych warunków brzegowych.
*4. Wykonanie symulacji wybranego problemu nagrzewania lub chłodzenia płyty
Wykonanie symulacji komputerowych programem metody elementów skończonych wybranych przypadków nagrzewania lub chłodzenia płyty wielowarstwowej. Opracowanie i interpretacja wyników obliczeń modelowych.
*5. Projektowanie ogrzewania z zastosowaniem źródła ciepła
Wykonanie projektu ogrzewania płytowego. Budowa modelu źródła ciepła. Budowa modelu warunków brzegowych. Wykonanie symulacji metodą elementów skończonych. Opracowanie i interpretacja wyników obliczeń.
*6. Określenie zmian temperatury wyrobu w linii technologicznej
Wykonanie symulacji zmian temperatury wyrobu dla wybranego ciągu technologicznego. Wykonanie projektu warunków brzegowych. Wykonanie obliczeń programem metody elementów skończonych. Interpretacja wyników obliczeń.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 88 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Wykonanie projektu 10 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Udział w wykładach 28 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona ocen wykonania projektów (waga 0.5) i egzaminu (waga 0.5)
Warunkiem przystąpienia do zaliczenia poprawkowego jest 50% obecności na ćwiczeniach.
Zaliczenie poprawkowe z ćwiczeń projektowych wymaga wykonania wszystkich brakujących projektów.
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. Malinowski Z.: Numeryczne modele w przeróbce plastycznej i wymianie ciepła,
AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2005
2. S. Wiśniewski, T. Wiśniewski, Wymiana ciepła, WNT, Warszawa, 1997
3. A. Ç. Yunus Heat and mass transfer, McGrawHill, New York, 2007

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

• A. Gołdasz, Z. Malinowski, B. Hadała, Study of heat balance in the rolling process of bars, Archives of Metallurgy and Materials, 54 (2009), s. 685-694.
• A. Cebo-Rudnicka, Z. Malinowski, B. Hadała, T. Telejko, Influence of the sample geometry on the inverse determination of the heat transfer coefficient distribution on the axially symmetrical sample cooled by the water spray, Computer Methods in Materials Science, 13 (2013), s. 269–275
• Z. Malinowski, Analysis of temperature fields in the tools during forging of axially symmetrical parts, Archives of Metallurgy and Materials, 46 (2001), s. 93-118.
• B. Hadała, Z. Malinowski: Validation of the boundary conditions in on-line temperature model for plate rolling mill, Archives of Metallurgy and Materials, 55 (2010) s. 455–461
• B. Hadała, A. Cebo-Rudnicka, Z. Malinowski, A. Gołdasz: The influence of thermal stresses and strand bending on surface defects formation in continuously cast strands, Archives of Metallurgy and Materials, 56 (2011) 2 s. 367–377

Informacje dodatkowe:

Brak