Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Maszyny i urządzenia energetyczne
Course of study:
2019/2020
Code:
SENR-1-503-s
Faculty of:
Energy and Fuels
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Energy Engineering
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Siwek Tomasz (siwek@agh.edu.pl)
Module summary

Budowa, zasada działania , parametry i charakterystyki eksploatacyjne podstawowych energetycznych maszyn roboczych i silników oraz urządzeń energetycznych, wraz z ich układami pracy.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student rozumie potrzebę podnoszenia swoich kompetencji rozwiązując problemy techniczne z zakresu maszyn i urządzeń energetycznych. W szczególności rozumie istotną rolę tych maszyn w konsumpcji energii pierwotnej i wpływie na środowisko naturalne. ENR1A_K01, ENR1A_K02 Participation in a discussion,
Execution of exercises,
Involvement in teamwork
Skills: he can
M_U001 Student potrafi przeprowadzić obliczenia bilansu energii i masy w maszynie, urządzeniu energetycznym oraz w ich instalacjach i układach pracy. Potrafi wyznaczyć charakterystyczne wskaźniki i parametry pracy. ENR1A_U05 Activity during classes,
Test,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi przeprowadzić badania maszyn lub urządzeń energetycznych cieplno-przepływowych, celem wyznaczenia ich parametrów i charakterystyk pracy. ENR1A_U05, ENR1A_U03 Completion of laboratory classes,
Activity during classes,
Test
M_U003 Student potrafi przeprowadzić optymalny dobór maszyny/urządzenia do instalacji lub technologi w oparciu o ich charakterystyki i parametry pracy. ENR1A_U05 Execution of exercises,
Activity during classes,
Participation in a discussion,
Oral answer,
Test,
Examination
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie typowych maszyn i urządzeń energetyki cieplnej. Zna ich budowę i potrafi wyjaśnić zasadę działania. Potrafi zdefiniować parametry pracy i wskaźniki energetyczne. ENR1A_W02 Activity during classes,
Test
M_W002 Student potrafi zastosować właściwe metody termodynamiki technicznej i mechaniki płynów do opisu zjawisk cieplno-przepływowych w maszynach i urządzeniach energetycznych. ENR1A_W01 Activity during classes,
Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
90 30 30 30 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę podnoszenia swoich kompetencji rozwiązując problemy techniczne z zakresu maszyn i urządzeń energetycznych. W szczególności rozumie istotną rolę tych maszyn w konsumpcji energii pierwotnej i wpływie na środowisko naturalne. - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi przeprowadzić obliczenia bilansu energii i masy w maszynie, urządzeniu energetycznym oraz w ich instalacjach i układach pracy. Potrafi wyznaczyć charakterystyczne wskaźniki i parametry pracy. + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeprowadzić badania maszyn lub urządzeń energetycznych cieplno-przepływowych, celem wyznaczenia ich parametrów i charakterystyk pracy. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi przeprowadzić optymalny dobór maszyny/urządzenia do instalacji lub technologi w oparciu o ich charakterystyki i parametry pracy. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie typowych maszyn i urządzeń energetyki cieplnej. Zna ich budowę i potrafi wyjaśnić zasadę działania. Potrafi zdefiniować parametry pracy i wskaźniki energetyczne. + + + - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi zastosować właściwe metody termodynamiki technicznej i mechaniki płynów do opisu zjawisk cieplno-przepływowych w maszynach i urządzeniach energetycznych. + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 220 h
Module ECTS credits 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 90 h
Preparation for classes 65 h
Realization of independently performed tasks 65 h
Module content
Lectures (30h):

1. Podstawowe elementy układu elektrowni i elektrociepłowni węglowej.
2. Kotły, skraplacze i regeneratory – typy, budowa i przeznaczenie.
3. Elementy systemu transportu i przygotowania paliwa w elektrowni.
4. Urządzenia i systemy oczyszczania spalin w elektrowni węglowej.
5. Elementy i urządzenia do przygotowania wody kotłowej.
6. Instalacje i urządzenia w obiegu wody chłodzącej w elektrowni.
7. Pompy i wentylatory w instalacjach i systemach energetyki.
8. Turbiny parowe – działanie, konstrukcja i charakterystyki eksploatacyjne.
9. Stacjonarne turbiny gazowe – budowa i zastosowania w energetyce.
10. Silniki spalinowe – charakterystyka i wykorzystanie w małej energetyce.
11. Pompy ciepła i ziębiarki – działanie, budowa i zastosowania.
12. Układy ORC i ich zastosowania w lokalnych systemach poligeneracji.
13. Turbiny wiatrowe i wodne w energetyce rozproszonej i zawodowej.
14. Systemy i urządzenia do magazynowania energii i odzysku ciepła.
15. Sieci cieplne i elementy instalacji dystrybucji ciepła.

Laboratory classes (30h):
  1. Ćwiczenia Laboratoryjne w Laboratorium Maszyn Cieplnych i Przepływowych KMCiP

    1. Badanie wentylatorów przemysłowych i ich układów pracy.
    2. Badanie pomp wirowych i ich układów pracy.
    3. Badanie akcyjnej turbiny wodnej – turbina Peltona.
    4. Badanie reakcyjnej turbiny wodnej – turbina Francisa.
    5. Badanie turbiny gazowej w układzie turbiny mocy.
    6. Badanie turbiny gazowej w układzie silnika turboodrzutowego.
    7. Badanie parametrów pracy urządzenia ziębniczego

  2. Ćwiczenia Laboratoryjne w Laboratorium Układów Kogeneracji CE

    1. Badanie silnika z wewnętrzną komorą spalania (Diesla lub Otta).
    2. Badanie silnika cieplnego Stirlinga.

  3. Ćwiczenia Laboratoryjne w Laboratorium Układów Kogeneracji CE

    1. Badanie silnika z wewnętrzną komorą spalania (Diesla lub Otta).
    2. Badanie silnika cieplnego Stirlinga.

Auditorium classes (30h):
  1. Pompy i ich układy pracy

    Zagadnienia realizowane podczas bloku ćwiczeniowego z zakresu pomp i ich układów pracy:
    1. Podstawowe wielkości charakteryzujące pompę i układ pompowy.
    2. Dobór pompy do instalacji, w tym określanie maksymalnej wysokości ssania pompy.
    3. Powiązanie parametrów geometrycznych i kinetycznych z osiągami pompy wyporowych.

  2. Sprężarki i wentylatory

    Zagadnienia realizowane podczas bloku ćwiczeniowego z zakresu sprężarek i wentylatorów:
    1. Podstawowe wielkości charakteryzujące sprężarki/wentylatory i ich układy pracy.
    2. Procesy termodynamiczne w sprężarkach (modele rzeczywiste i teoretyczne sprężania, wykres indykatorowy sprężarki tłokowej).
    3. Metody poprawy sprawności procesu sprężania (sprężanie wielostopniowe z chłodzeniem między-stopniowym, chłodzenie płaszczowe, ograniczenie przestrzeni szkodliwej itp.).
    4. Powiązanie parametrów geometrycznych i kinetycznych z osiągami sprężarek wyporowych/tłokowych.

  3. Maszyny rotodynamiczne

    Zastosowanie równania wirnika maszyny krętnej (Eulera) w obliczaniu osiągów maszyn rotodynamicznych:
    1. Obliczanie stopnia promieniowego w pracy silnikowej (np. turbina Francisa).
    2. Obliczanie stopnia osiowego w pracy silnikowej (np. osiowa turbina parowa).
    3. Obliczanie stopnia promieniowego jako maszyna robocza (np. wentylator promieniowy).
    4. Obliczanie stopnia osiowego jako maszyna robocza (np. stopień sprężarki osiowej).
    5. Rola kierownic i dysz w kształtowaniu przepływu przez maszyny wirnikowe i ich wpływ na osiągi.
    6. Określenie reakcyjności stopnia.

  4. Energetyczne maszyny i urządzenia parowe oraz ich układy pracy

    Zagadnienia realizowane podczas bloku ćwiczeniowego z zakresu maszyn (turbin parowych) i urządzeń parowych (kotły, wymienniki) oraz ich układów pracy:
    1. Wprowadzenie do energetyki parowej (przemiany fazowe wody, wykres entalpia-entropia Wukałowicza, parametry pary na krzywych charakterystycznych).
    2. Przemiany termodynamiczne rzeczywiste i teoretyczna w maszynach i urządzeniach parowych (dławienie pary, rozprężanie w turbinie, mieszanie).
    3. Bilansowanie energii w maszynach i urządzeniach parowych oraz ich układach pracy (obieg Rankine’a i jego modyfikacje).
    4. Parametry pracy i wskaźniki energetyczne maszyn i urządzeń parowych.

  5. Turbiny gazowe i ich układy pracy

    Zagadnienia realizowane podczas bloku ćwiczeniowego z zakresu turbin gazowych:
    1. Przemiany termodynamiczne rzeczywiste i teoretyczne w turbinie gazowej – obieg turbiny gazowej.
    2. Bilansowanie energii w turbinie gazowej oraz jej układach pracy (praca jako turbina mocy jedno i wielostopniowa, silnik turboodrzutowy, układ kombinowany parowo-gazowy).
    3. Parametry pracy i wskaźniki energetyczne turbin gazowych oraz ich związek z konfiguracją układu (np. wpływ regeneracji ciepła).

  6. Pompy ciepła i chłodnictwo

    Zagadnienia realizowane podczas bloku ćwiczeniowego z zakresu pomp ciepła i chłodnictwa:
    1. Charakterystyka i przemiany termodynamiczne czynników niskowrzących.
    2. Obiegi termodynamiczne (jednostopniowe i wielostopniowe) czynnika w urządzeniach chłodniczych i pompach ciepła.
    3. Podstawowe wielkości i wskaźniki energetyczne charakteryzujące pracę urządzeń chłodniczych i pomp ciepła.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Ocena z ćwiczeń © jest średnią ważoną z kolokwium (waga 3), odpowiedzi ustnej (waga 2) i dodatkowej aktywności (waga 1). Na ocenę z ćwiczeń wpływ mają również „plusy” i ”minusy„ z aktywności (3 plusy=5,0 natomiast 3 minusy=2,0 z aktywności).

Ocena z laboratorium (L) jest średnią arytmetyczną z zaliczeń poszczególnych ćwiczeń (do zaliczenia ćwiczenia wymagane jest oddanie sprawozdania w zakresie i terminie wskazanym przez prowadzącego)

Ocena z egzaminu (E) jej wartość określona jest przez procent uzyskanych punktów na egzaminie pisemnym (51-60% – 3,0; 61-70% – 3,5; 71-80% – 4,0; 81-90% – 4,5; 91-100% – 5,0).

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen:

OK = 0,4·C + 0,3·L + w·0,3·E +0,05·U

w = 1 dla I i II terminu, w = 0,8 dla III terminu; U-liczba aktywnej obecności na wykładach.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Prerequisites and additional requirements:

Wymagana znajomość termodynamiki technicznej i mechaniki płynów (w zakresie kierunków mechanicznych, energetycznych lub pokrewnych)

Recommended literature and teaching resources:

1. Gnutek Z., Kordylewski W.: Maszynoznawstwo energetyczne, Oficyna Wyd. Pol. Wrocławskiej, 2003
2. Chmielniak T.: Technologie energetyczne. Wyd. Pol. Ślaskiej, Gliwice, 2004
3. Dixon S.L., Hall C.A.: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. Elsevier, Oxford, 2010
4. Marecki J.: Podstawy przemian energetycznych. WNT, Warszawa, 1995
5. Gutkowski K. Chłodnictwo i klimatyzacja, WNT, Warszawa, 2007
6. Rubik M.: Pompy ciepła. Poradnik, Wyd. Instal, Warszawa, 2010
7. Szargut J.: Termodynamika techniczna, Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice, 2000
8. Energy and Power, Mechanical Engineers’ Handbook, Third Edition, (Ed. by M. Kutz), Wiley, 2006

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1. Siwek T., Szubel S., Matuszewska D. Experimental design techniques and construction optimization of turbomachinery using numerical methods, ISBN: 978-83-938602-4-1. — S. 61–72., 2016 rok.
2. Siwek T. Symulacje numeryczne charakterystyk, przykłady i dokładność wyników. Zagadnienia budowy i eksploatacji wentylatorów. ISBN: 978-83-938602-8-9. — S. 71–80., 2015 rok.
3. Siwek T., Górski J. Fortuna S. Numerical and experimental study of centrifugal fan flow structures and their relationship with machine efficiency, Polish Journal of Environmental Studies ; ISSN 1230-1485. —2014 rok.
4. Górski J., Nachyła K., Płusa T., Siwek T. Wstępne projektowanie osiowych turbin gazowych – analityczne i numeryczne modelowanie geometrii i aerodynamiki stopnia, Turbiny cieplne : teoria konstrukcja eksploatacja : praca zbiorowa / pod red. Tadeusza Chmielniaka, ISBN: 978-83-7880-379-9. — S. 183–192. 2016 rok.
5. Sztekler K., Siwek T., Komorowski M., Oleś P., Kalawa W. Analiza numeryczna układów kogeneracyjnych bazujących na instalacjach z turbinami gazowymi. ISBN: 978-83-938602-6-5. — S. 59–72. 2015 rok.
6. Siwek T., Szubel S., The applications of numerical modeling for the optimization of the operation of energy devices on the example of an air distribution system inside the biomass boiler, ISSN 1897-628X. — 2014 5-B, s. 255–260., 2014 rok.
7. Sztekler K., Siwek T., Kalawa W., Nachyła K. Analiza termodynamiczna nadkrytycznego bloku energetycznego. ISBN10: 83-89772-82-5. — S. 103–121. 2013 rok.
8. Górski J., Matuszewska D. Możliwości wykorzystania nowych czynników roboczych w układach pomp ciepła i obiegów ORC, ISBN: 978-83-925055-6-3. — S. 93–101. 2013 rok.
9. Górski J., Matuszewska D. Organic rankine cycle in binary geothermal power plant: working fluid selection. ISBN10: 83-89772-77-9. — S. 31–37. 2013 rok.
10. Cudak B., Nachyła K., Kalawa W., Siwek T. Numerical and experimental study of rotor blade models generated in rapid prototyping, ISBN10: 83-89772-82-5. — S. 5–14. 2014 rok.

Additional information:

Szczegółowy plan przedmiotu i zaliczenia zostanie przedstawiony na pierwszych spotkaniach z każdego rodzaju zajęć