Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Procesy spalania
Course of study:
2019/2020
Code:
SENR-1-602-s
Faculty of:
Energy and Fuels
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Energy Engineering
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Wilk Małgorzata (mwilk@agh.edu.pl)
Module summary

Treści programowe w module Procesy spalania zapewniają uzyskanie zadowalających efektów uczenia się studentów.

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)
Skills: he can
M_U001 Student potrafi przeprowadzić podstawowe obliczenia procesów spalania, potrafi zaprojektować układ do procesów spalania paliw. Zna i potrafi dobrać urządzenia energetyczne. ENR1A_U04, ENR1A_U05, ENR1A_U08, ENR1A_U02 Activity during classes,
Examination,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna główne własności chemiczno-fizyczne paliw energetycznych stałych, ciekłych i gazowych. ENR1A_W03, ENR1A_W02 Test,
Essays written during classes,
Examination
M_W002 Student zna teoretyczne podstawy procesów spalania.Orientuje się w chemii spalania, mechanizmach i kinetyce. ENR1A_W04, ENR1A_W02 Test,
Examination
M_W003 Student posiada wiedzę w dziedzinie aerodynamiki spalania. Potrafi scharakteryzować spalanie paliw stałych, ciekłych i gazowych. ENR1A_W04, ENR1A_W02 Examination,
Test
M_W004 Student zna środowiskowe aspekty procesów spalania, potrafi scharakteryzować niektóre urządzenia techniczne wykorzystywane do procesów spalania paliw, zna metody diagnostyczne procesów spalania. ENR1A_W04, ENR1A_W02 Examination,
Test
M_W005 Student potrafi samodzielnie wykonać ćwiczenia laboratoryjne z zakresu procesów spalania zgodnie z zasadami BHP. ENR1A_K01 Activity during classes,
Report,
Execution of laboratory classes
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
60 30 15 15 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
Skills
M_U001 Student potrafi przeprowadzić podstawowe obliczenia procesów spalania, potrafi zaprojektować układ do procesów spalania paliw. Zna i potrafi dobrać urządzenia energetyczne. - + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna główne własności chemiczno-fizyczne paliw energetycznych stałych, ciekłych i gazowych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna teoretyczne podstawy procesów spalania.Orientuje się w chemii spalania, mechanizmach i kinetyce. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę w dziedzinie aerodynamiki spalania. Potrafi scharakteryzować spalanie paliw stałych, ciekłych i gazowych. + - - - - - - - - - -
M_W004 Student zna środowiskowe aspekty procesów spalania, potrafi scharakteryzować niektóre urządzenia techniczne wykorzystywane do procesów spalania paliw, zna metody diagnostyczne procesów spalania. + - - - - - - - - - -
M_W005 Student potrafi samodzielnie wykonać ćwiczenia laboratoryjne z zakresu procesów spalania zgodnie z zasadami BHP. - - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 118 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 30 h
Realization of independently performed tasks 21 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Paliwa

    Własności chemiczno-fizyczne paliw energetycznych stałych, ciekłych i gazowych.

  2. Teoretyczne podstawy procesów spalania

    Chemia spalania, mechanizmy, kinetyka. Pojęcia podstawowe: atom, cząsteczka, wolne rodniki-ich powstawanie i udział w reakcjach spalania. Zasady bilansowania reakcji. Stechiometria spalania. Stała równowagi reakcji. Szybkość reakcji chemicznych. Reakcje elementarne w płomieniu. Procesy złożone. Reakcje jedno- i dwucząsteczkowe. Udział katalizatora w reakcjach. Reakcje z udziałem ciała stałego – rozkład węglanów. Reakcje ciało stałe-gaz; stadia przejściowe. Zjawiska towarzyszące procesom spalania: chemiluminoscencja i chemiojonizacja.

  3. Aerodynamika spalania

    Strugi. Modele turbulentnego spalania. Aerodynamika swobodnych płomieni.

  4. Spalanie paliw gazowych

    Temperatura zapłonu, zapłon mieszanki. Granice palności, powstawanie mieszanki palnej. Mechanizm spalania w fazie gazowej.Wybuchy. Utlenianie CO. Spalanie węglowodorów. Szybkość spalania, wpływ p,T i składu mieszanki. Świecenie płomienia, promieniowanie płomienia. Spalanie laminarne. Spalanie turbulentne. Wypływ z dyszy. Spalanie w strugach swobodnych. Spalanie kinetyczne. Spalanie dyfuzyjne. Stabilizacja zapłonu, płomienia. Regulacja płomienia. Kontrola spalania. Temperatura spalania. Bilans energii w piecu. Palniki-zasady, podział. Silniki.

  5. Spalanie paliw ciekłych

    Zasady spalania paliw ciekłych. Rozpylanie, odparowanie strugi cieczy. Spalanie pojedynczej kropli. Charakterystyka płomienia paliwa ciekłego. Palniki olejowe. Silniki.

  6. Spalanie paliw stałych – węgiel

    Etapy spalania węgla kamiennego. Rozkład termiczny. Spalanie drewna. Pył węglowy. Spalanie ziarna. Podstawowe reakcje spalania paliw stałych. Spalanie pyłu węglowego. Palniki pyłowe. Spalanie w warstwie fluidalnej. Zgazowanie węgla. Kotły rusztowe, pyłowe i fluidalne.

  7. Spalanie paliw stałych – biomasa

    Spalanie drewna. Spalanie słomy. Współspalanie. Oddziaływanie substancji nieorganicznej biomasy w palenisku. Paleniska.

  8. Spalanie paliw stałych – odpady

    Odpady i ich podział. Spalanie odpadów. Spalarnie odpadów.

  9. Środowiskowe aspekty procesów spalania

    Zanieczyszczenie atmosfery. Zanieczyszczenia gazowe. Zanieczyszczenia pyłowe. Emisje głównych zanieczyszczeń SO2, NOx, sadza, węglowodory, CO2. Przyczyny i skutki zanieczyszczenia atmosfery: efekt cieplarniany, dziura ozonowa, kwaśne opady, smog. Ochrona atmosfery, metody ograniczenia zanieczyszczenia.

  10. Diagnostyka procesów spalania

    Metody pomiaru temperatury. Metody pomiaru stężeń składników w płomieniu. Urządzenia.

Auditorium classes (15h):
  1. Ciepło spalania i wartość opałowa. Stechiometria spalania.

    Obliczenia ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych, ciekłych i gazowych. Oblicznia stechiometrii spalania paliw.

  2. Kontrola spalania.

    Kontrola procesu spalania. Metody obliczeń.

  3. Temperatury spalania.

    Obliczanie temperatury spalania.

  4. Granice palności.

    Wyznaczanie granic palności paliw.

  5. Prędkość spalania.

    Obliczanie prędkości spalania.

  6. Stabilizacja płomienia.

    Obliczanie i zastosowanie stabilizacji płomienia.

Laboratory classes (15h):
  1. Spalanie dyfuzyjne
  2. Wyznaczanie normalnej prędkości spalania gazu i wyznaczanie ciepła spalania gazu ziemnego.
  3. Kontrola procesu spalania.
  4. Analiza chromatograficzna gazu ziemnego.
  5. Pomiar współczynnika wypływu z dyszy
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.
  • 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.
  • 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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych
Podstawą zaliczenia ćwiczeń jest poprawne napisanie kolokwium z zakresu tematycznego zajęć.

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Wymagane jest zaliczenie każdego ćwiczenia. W przypadku nieobecności usprawiedliwionej student uzgadnia z prowadzącym możliwość i termin odrobienia ćwiczenia.

Wykłady
Wykłady są nieobowiązkowe, jednak w przypadku uczęszczania na wykłady student może otrzymać pewną liczbę punktów dodawanych do wyniku egzaminu. Liczbę wymaganych obecności i liczbę punktów podaje wykładowca na wykładzie.

Warunkiem przystąpienia do zaliczenia poprawkowego z ćwiczeń laboratoryjnych jest wykonanie wszystkich ćwiczeń i przygotowanie sprawozdań. Zaliczenie poprawkowe ma formę kolokwium obejmującego cały zakres materiału prezentowanego na ćwiczeniach.

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.
  • 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.
  • 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.
Method of calculating the final grade:

0,3 * ocena z ćwiczeń + 0,3 * ocena z ćwiczeń laboratoryjnych + 0,4 ocena z egzaminu

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

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach jest ustalany indywidualnie z prowadzącym zajęcia i zależne są od ilości nieobecności studenta.

Prerequisites and additional requirements:

brak

Recommended literature and teaching resources:

Notatki z wykładów
Jarosiński J. :Techniki czystego spalania, WNT, Warszawa , 1996
Kordylewski W.,: Spalanie i paliwa. Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2008
Nocoń J, Poznański J., Słupek S. Rywotycki M.: Technika cieplna – przykłady z techniki procesów spalania, AGH, Kraków, 2007
Petela R.: Paliwa i ich spalanie, Politechnika Śląska, Gliwice, 1978
Pomiary cieplne cz. I i II. Fodemski T.R. Warszawa, WNT 2001
Słupek S., Nocoń J., Buczek A.: Technika cieplna – Ćwiczenia obliczeniowe, AGH, Kraków,2002
Szargut J.: Termodynamika. Warszawa, WNT 2000
Wójcicki S.: Spalanie, WNT, Warszawa 1969

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

Wilk M.: A novel method of sewage sludge pretreatment – HTC. E3W Web of Conferences, 2016, 7, (10), 00103. DOI: 10.1051/e3sconf/20161000103
Magdziarz A., Wilk M., Straka R.: Combustion process of torrefied wood biomass – A kinetic study. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2016, 127,1339–1349. DOI:10.1007/s10973-016-5731-0
Wilk M., Magdziarz A., Kalemba I., Gara P.: Carbonisation of wood residue into charcoal during low temperature process. Renewable Energy, 2016, 85, 507-513. DOI: /10.1016/j.renene.2015.06.072
Magdziarz A., Wilk M., Gajek M., Nowak-Woźny D., Kopia A., Kalemba-Rec I., Koziński J.A.: Properties of ash generated during sewage sludge combustion: a multifaceted analysis. Energy, 2016, 113, 85–94. DOI: 10.1016/j.energy.2016.07.029
Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E., Wilk M.: The chemical-looping combustion of propane with iron (III) oxide as an oxygen carrier. Combustion Science and Technology, 2016, 118, (6), 953–967.
Wilk M.: Ozone impact on NO emission in natural gas combustion: a numerical and experimental study. Archivum Combustionis, 2016, 36, (1), 1-12.
Wilk M., Magdziarz A., Kalemba I.: Characterisation of renewable fuels’ torrefaction process with Wilk M., Magdziarz A., Zajemska M., Kuźnia M.: Syngas as a reburning fuel for natural gas combustion. Chemical and Process Engineering, 2014, 35, 181–190.

Additional information:

brak