Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Maszyny przepływowe
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
SPSR-1-606-s
Wydział:
Energetyki i Paliw
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Paliwa i Środowisko
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Siwek Tomasz (siwek@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach przedmiotu student poznaje budowę i zasadę działania podstawowych maszyn
przepływowych, z podziałem na maszyny robocze (pompy, wentylatory, sprężarki) i silniki (turbiny parowe, gazowe, wiatrowe, wodne). Poznaje podstawowe parametry i charakterystyki eksploatacyjne tych maszyn oraz ich funkcję w systemach energetycznych i instalacjach chemicznych.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie podstaw działania maszyn i urządzeń przepływowych, a w szczególności ma ugruntowaną wiedzę dotyczącą ich eksploatacji PSR1A_W03 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Student zna metody termodynamiki technicznej i mechaniki płynów do analizy procesów w elementach maszyn przepływowych PSR1A_W03, PSR1A_W01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi praktycznie posługiwać się bazami danych, katalogami i specjalistycznym oprogramowaniem do doboru maszyn dla danej technologii PSR1A_U04 Wykonanie ćwiczeń,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi:- przeprowadzić pomiary wydajności i charakterystyk typowych maszyn przepływowych - określić istotne wskaźniki efektywności energetycznej PSR1A_U01 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy techniczne, argumentować swoje stanowisko lub je modyfikować w zależności od oceny przedstawionej przez inne osoby. PSR1A_K01 Zaangażowanie w pracę zespołu
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 15 15 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie podstaw działania maszyn i urządzeń przepływowych, a w szczególności ma ugruntowaną wiedzę dotyczącą ich eksploatacji + - + + - - - - - - -
M_W002 Student zna metody termodynamiki technicznej i mechaniki płynów do analizy procesów w elementach maszyn przepływowych + - + + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi praktycznie posługiwać się bazami danych, katalogami i specjalistycznym oprogramowaniem do doboru maszyn dla danej technologii - - + + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi:- przeprowadzić pomiary wydajności i charakterystyk typowych maszyn przepływowych - określić istotne wskaźniki efektywności energetycznej - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy techniczne, argumentować swoje stanowisko lub je modyfikować w zależności od oceny przedstawionej przez inne osoby. - - - + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
W ramach wykładów zrealizowane zostaną następujące tematy:

1. Podstawowa klasyfikacja maszyn przepływowych, ich rola w systemach
energetycznych oraz instalacjach chemicznych.
2. Zasada działania maszyn krętych – podstawowe równanie wirnika (Eulera).
3. Zasada działania maszyn wyporowych.
4. Współpraca maszyn z siecią (charakterystyka przepływowa instalacji, straty
przepływowe, punkt pracy).
6. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy pomp.
7. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy sprężarek.
8. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy wentylatorów.
9. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy turbin parowych.
10. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy turbin gazowych.
10. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy turbin wodnych.
11. Budowa, zasada działania oraz parametry i charakterystyki pracy turbin wiatrowych
12. Strumienice i rurki wirowe – działanie i zastosowania.
13. Nowoczesne techniki w projektowaniu (CFD) oraz sterowaniu maszyn przepływowych
14. Eksploatacja maszyn przepływowych (awarie, monitorowanie stanu pracy, przeglądy)
15. Systemy maszyn przepływowych (elektrownie i elektrociepłownie, rafinerie, gazociągi i naftociągi, przepompownie itp.).

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):
W ramach laboratorium zrealizowane zostaną następujące ćwiczenia:

1. Badanie wentylatora promieniowego.
2. Badanie dławnicowych pomp wirowych i ich układów pracy.
3. Badanie turbiny gazowej w układzie turbiny mocy.
4. Badanie turbiny wodnej Peltona.
Opcjonalnie do ustalenia z prowadzącym:
5.a. Badanie strat przepływowych w elementach instalacji.
5.b. Badanie turbiny wodnej Francisa.
5.c. Badanie elektronicznych pomp obiegowych.
5.d. Badanie turbiny gazowej w układzie silnika turboodrzutowego.

Ćwiczenia projektowe (15h):
  1. Dobór maszyny do instalacji

    Celem projektu jest nabycie umiejętności optymalnego doboru maszyny (pompy, wentylatora, lub sprężarki) do zadanych warunków pracy. Danymi wejściowymi do projektu są parametry charakteryzujące instalację (geometria. elementy armatury) i realizowany proces technologiczny (ciśnienia, przepływy), Student w oparciu o posiadaną wiedzę określa teoretyczny punkt pracy maszyny lub zakres roboczy, a następnie, bazując na znanych charakterystykach pracy, przeprowadza dobór konkretnego modelu maszyny.

  2. Projekt stopnia maszyny

    Celem projektu jest zdobycie wiedzy i nabycie umiejętności z zakresu projektowania roboczych maszyn płynowych (pomp, wentylatorów i sprężarek). Danymi wejściowymi do projektu jest punkt pracy maszyny (przepływ i przyrost ciśnienia całkowitego). Student w oparciu o posiadaną wiedzę i literaturę dobiera najlepszą geometrię maszyny oraz prowadzi obliczenia mające na celu osiągnięcie jak najwyższych wskaźników energetycznych projektowanej konstrukcji. Student nabywa umiejętności posługiwania się oprogramowaniem specjalistycznym z zakresu projektowania geometrii wirników (Ansys Vista, BladeModeler) i obliczeń przepływowych CFD (Ansys CFX).

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wykład zaliczany na podstawie testu pojedynczego wyboru z zakresu tematów objętych sylabusem i prezentowanych podczas spotkań. Uzyskana ocena będzie wliczana do oceny końcowej z przedmiotu. Test można poprawiać maksymalnie dwa razy.
Warunkiem koniecznym zaliczenia laboratorium jest obecność na ćwiczeniach (nieobecność usprawiedliwiana tylko na podstawie zwolnienia lekarskiego lub pisma Dziekana). Student po wykonaniu ćwiczenia laboratoryjnego przedstawia sprawozdanie, które jest zaliczane przez prowadzącego (sprawozdania wykonywane indywidualnie lub w grupach do 3 osób). W trakcie semestru przeprowadzane są dwa kolokwia sprawdzające wiedzę z poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych (pierwsze po 3 ćwiczeniach, drugie na koniec semestru). Na podstawie kolokwiów wystawiana jest ocena z zaliczenia laboratorium. Każde kolokwium można poprawiać maksymalnie dwa razy.
Zajęcia projektowe zaliczane na podstawie oddanych i obronionych ustnie projektów.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen:
OK = (0,4 x OL + 0,4 x OP + 0,3 x OW) x T
OL – ocena z laboratorium
OP – ocena z projektu
OW – ocena z wykładów
OK – ocena końcowa
T – waga terminu zaliczenia (T=1 dla pierwszego terminu zaliczenia, T=0,9 dla drugiego terminu zaliczenia, T=0,8 dla kolejnych terminów).

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

Wykład nie podlega odrabianiu, student we własnym zakresie uzupełniania treści prezentowane przez prowadzącego.
Ćwiczenia laboratoryjne należy odrobić w terminie uzgodnionym z prowadzącym (na grupie równoległej lub zajęciach dodatkowych).
Zajęcia projektowe: student doprowadza postęp w projekcie do stopnia postępu we własnym zakresie. Dodatkową pomoc w zakresie projektu może uzyskać podczas konsultacji indywidualnych z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wymagana znajomość podstaw mechaniki płynów, mechaniki konstrukcji i termodynamiki technicznej.
Podstawowa znajomość technik pomiarowych oraz umiejętność korzystania z oprogramowania komputerowego umożliwiającego obróbkę i graficzną prezentację wyników pomiarów a także przygotowania geometrii przestrzennej CAD.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Gnutek Z., Kordylewski W.: Maszynoznawstwo energetyczne, Oficyna Wyd. Pol. Wrocławskiej, 2003.
2. Stępniewski M.: Pompy. Warszawa, WNT, 1985.
3. Fortuna S.: Badania sprężarek i wentylatorów. Kraków, WND AGH, 1999.
4. Biały W.: Maszynoznawstwo. (Rozdz. 3 i 4). WNT, Warszawa, 2003.
5. Jankowski F., i in.: Pompy i wentylatory w inżynierii sanitarnej. Arkady, Warszawa, 1970.
6. Chmielniak T.: Maszyny Przepływowe. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1997.
7. Witkowski A.: Sprężarki wirnikowe : teoria, konstrukcja, eksploatacja. Gliwice 2013.
8. Dixon S.L.: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. (5th Ed). Elsevier, Amsterdam,2005.
9. Szargut J.: Termodynamika techniczna, Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice, 2000.
10. Jędral W. Pompy Wirowe, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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 fluidselection. 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.

Informacje dodatkowe:

Szczegółowy plan przedmiotu i zaliczenia zostanie przedstawiony na pierwszych spotkaniach z każdego rodzaju zajęć.
Materiały pomocnicze w tym instrukcje do ćwiczeń będą udostępniane na stronie domowej prowadzącego: http://home.agh.edu.pl/~siwek/ .