Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Termodynamika techniczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
STCH-1-513-s
Wydział:
Energetyki i Paliw
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Leszczyński Jacek (jale@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot ma charakter poznawczy. Student poznaje podstawowe prawa gazowe, przemiany termodynamiczne oraz obiegi cieplne. Potrafi wykonać obliczenia i ilustracje graficzne dla przemian i obiegów.

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 Zna podstawowe prawa i przemiany gazów. TCH1A_W01 Kolokwium,
Egzamin
M_W002 Rozumie termodynamikę obiegów cieplnych TCH1A_W01 Kolokwium,
Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi analizować przemiany termodynamiczne w postaci analitycznej i graficznej TCH1A_U02 Kolokwium,
Egzamin
M_U002 Potrafi analizować obiegi cieplne sposobem analitycznym i graficznym. TCH1A_U02, TCH1A_U07 Kolokwium,
Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie konieczność zgłębiania wiedzy o przemianach i obiegach termodynamicznych. TCH1A_K01 Kolokwium,
Egzamin
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 30 0 0 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 Zna podstawowe prawa i przemiany gazów. + - - - - - - - - - -
M_W002 Rozumie termodynamikę obiegów cieplnych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi analizować przemiany termodynamiczne w postaci analitycznej i graficznej - + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi analizować obiegi cieplne sposobem analitycznym i graficznym. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie konieczność zgłębiania wiedzy o przemianach i obiegach termodynamicznych. + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 45 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

1. Makroskopowy opis materii. Obserwowane podstawowe wielkości: materia, substancja, masa, ciśnienie, temperatura, objętość. Międzynarodowy układ jednostek miar SI oraz inne układy. „Zerowa” zasada termodynamiki.
2. Charakterystyka gazów. Prawa gazowe: Avogadro, Boyle’a-Mariotte’a, Gay-Lussaca. Równania stanu gazu doskonałego i półdoskonałego. Stała gazowa. Właściwa pojemność cieplna. Równanie Clapyeron’a. Równania gazu rzeczywistego (Van der Waalsa, wirialne).
3. Przemiany termodynamiczne. Energia, praca układu, ciepło przemiany. Entalpia, entropia, egzergia. Pierwsza zasada termodynamiki. Bilanse elementarne przemian termodynamicznych. Reguła faz Gibbsa.
4. Przemiany termodynamiczne gazów doskonałych, półdoskonałych i rzeczywistych. Izobara, izochora, izoterma, izentropa, politropa. Bilanse elementarne przepływu gazów w zbiornikach.
5. Obiegi termodynamiczne – obiegi prawo- lewo-bieżne. Wielkości charakterystyczne obiegu: praca, ciepło, sprawność. Druga zasada termodynamiki. Typowe obiegi gazowe: Carnota, Otto, Diesla, Brytona. Sprężanie, obiegi chłodnicze. Efekt Joula-Thomsona.
6. Zachowanie się materii w niskich temperaturach. Nieosiągalność zera bezwzględnego. „Trzecia” zasada termodynamiki. Efekt Meissnera.
7. Przemiany fazowe par nasyconych i przegrzanych. Energia, entalpia w procesie parowania. Wykres pary nasyconej. Klasyczne obiegi parowe: Clausius’a-Rankine’a, Lindego.
8. Charakterystyka powietrza wilgotnego. Podstawowe wielkości: zawartość wilgoci, wilgotność względna, ciśnienie cząstkowe pary wodnej, temperatura, prędkość. Wielkości opisujące stan nasycenia. Temperatura punktu rosy.
9. Entalpia powietrza wilgotnego. Pomiary wielkości powietrza wilgotnego. Wykres Moliera.
10. Podstawy wymiany ciepła. Konwekcja, przewodzenie, promieniowanie. Prawa: Prevosta, Stefana – Boltzmana, Fouriera, Newtona.
11. Przenikanie ciepła przez przegrody. Równanie Fouriera-Kirchhoffa: ilustracja matematyczna, warunki graniczne. Pręt Forbesa.
12. Podobieństwo hydrodynamiczne i termodynamiczne w wymianie ciepła. Klasyczne przypadki wnikania ciepła. Konwekcja przy zmianie stanu skupienia.
13. Stechiometria i termodynamika spalania paliw stałych. Elementarne bilanse spalania. Wartość opałowa, ciepło spalania. Spalanie całkowite i zupełne.
14. Wykres i,t dla spalin. Spalanie niezupełnie i niecałkowite. Zgazowanie paliw stałych. Sprawność kotła.
15. Termodynamika przepływów płynów ściśliwych. Wybrane zagadnienia z turbin.

Ćwiczenia audytoryjne (30h):

1. Obliczenia wielkości podstawowych, analiza współczynników, posługiwanie się tablicami fizycznymi.Obliczenia ciśnień.
2. Prawa gazowe.
3. Prawa gazowe – ciąg dalszy.
4. Bilanse elementarne.
5. Obliczenia przemian gazów doskonałych.
6. Obliczenia przemian gazów półdoskonałych i rzeczywistych.
7. Kolokwium nr 1.
8. Obliczenia analityczne obiegów cieplnych.
9. Ilustracja graficzna obiegów cieplnych.
10. Obliczenia przemian par nasyconych i przegrzanych.
11. Obliczenia powietrza wilgotnego.
12. Posługiwanie się wykresem Moliera dla powietrza wilgotnego.
13. Obliczenia przepływu ciepła dla przegród.
14. Obliczenia stechiometrii spalania paliw stałych.
15. kolokwium nr 2.

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 audytoryjne: 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:

Ćwiczenia audytoryjne – 2 kolokwia, wg planu ćwiczeń. Kolokwium poprawkowe po wszystkich kolokwiach. Dopuszcza się możliwość podziału kolokwium poprawkowego na dwie partie materiału ćwiczeniowego.

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 audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) obliczana zgodnie z równaniem:
OK = 0.5W + 0.5C
gdzie W – ocena z ostatniego terminu egzaminu, C – ocena z ostatniego terminu ćwiczeń audytoryjnych.

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

Student wyrównuje zaległości na kolokwiach poprawkowych lub za zgodą prowadzącego ćwiczenia może przystąpić do zaliczenia ćwiczeń w innych terminach.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawy fizyki. Podstawy algebry i analizy matematycznej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

[ 1] Banaszek J., Bzowski J., Domański R., Sado J., Termodynamika. Przykłady i zadania, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998
[ 2] Ciesielczyk W., Kędzierski S., Przykłady i zadania z termodynamiki technicznej, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1997
[ 3] Elewell D., Pointon A.J., Termodynamika klasyczna, WNT, Warszawa 1976
[ 4] Górniak H., Szymczyk J., Podstawy termodynamiki, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000
[ 5] Kostowski E., Przepływ ciepła, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000
[ 6] Nag P.K., Engineering thermodynamics, Tata McGaw Hill, India 2005
[ 7] Ochęduszko S., Termodynamika stosowana, PWN, Warszawa 1967
[ 8] Ochęduszko S., Szargut J., Górniak H., Guzik A., Wilk S., Zbiór zadań z termodynamiki technicznej, PWN, Warszawa 1970
[ 9] Powers J., Lecture notes on thermodynamics, Univ. of Notre Dame, Notre Dame USA 2014
[ 10] Pudlik W., Termodynamika. Zadania i przykłady obliczeniowe, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2008
[ 11] Szargut J., Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000
[ 12] Szewczyk W., Lectures in engineering thermodynamics. Selected problems, Wydawnictwo AGH, Kraków 2009
[ 13] Wilk S., Termodynamika techniczna, WSiP, Warszawa 1998
[ 14] Wiśniewski S., Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 2005

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Leszczyński J., Estimation of energy dissipation during multiparticle contacts in 1D simulations of a granular material, Archives of Thermodynamics 25(1), 2004, 21-40
2. Gajewski W., Kijo-Kleczkowska A., Leszczyński J.S. (33%), Analysis of cyclic combustion of solid fuels, Fuel 88(2), 2009, 221-234
3. Leszczyński J.S., An introduction to fractional mechanics, Monograph no. 198, Publ. Office of Czestochowa University of Technology, Czestochowa 2011, 128 pages
4. Błaszczyk T., Leszczyński J.S., Szymanek E., Numerical solution of compsite left and right fractional Caputo derivative models for granular heat flow, Mechanics Research Communications 48, 2013, 42-45
5, Leszczyński J.S., Basic boiler cumulative distributions (fly ash, circulating material, bottom ash) – oxy fuel and classical combustion conditions, Powder Technology 249, 2013, 536-548
6. Szymanek E., Błaszczyk T., Hall M., Dehdezi P., Leszczyński J.S., Modelling and analysis of heat transfer through 1D complex granular system, Granular Matter 16(5), 2014, 687-694
7. Leszczyński J., Olszewski M., Kastelik K., Gryboś D., Tomasik B., Kamiński R., Plewa A., Mermer P., Rygał R., Soiński M., Konstrukcja i funkcje demonstratora technologii przeznaczonego do odzysku energii odpadowej powietrza sprężonego i jej przemiany w energię elektryczną, Biuletyn Polskiego Stowarzyszenia Wodoru i Ogniw Paliwowych 10, 2016, 80–82

Informacje dodatkowe:

Brak