Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Termodynamika techniczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CTCH-1-603-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Szczerba Jacek (jszczerb@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Treści programowe związane z wykorzystaniem termodynamiki do praktycznych rozwiązań przemysłowych w urządzeniach cieplnych.

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 i rozumie w stopniu zaawansowanym prawa i zagadnienia z zakresu chemii, fizyki i matematyki, niezbędne do właściwego zrozumienia podstawowych zjawisk, praw i procesów istotnych z punktu widzenia inżynierii chemicznej TCH1A_W01 Egzamin
M_W002 zna i rozumie zasady i metody przepływu masy i energii oraz pozyskiwania, przesyłania, konwersji, magazynowania i użytkowania nośników energii TCH1A_W02 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi przy rozwiązywaniu zadań inżynierskich dostrzegać aspekty pozatechniczne oraz dokonywać wstępnej oceny ekonomicznej proponowanych rozwiązań TCH1A_U02 Egzamin
M_U002 potrafi pracować samodzielnie i w zespole TCH1A_U07 Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych TCH1A_K01 Egzamin
M_K002 jest gotów do wypełniania zobowiązań społecznych i do aktywnego uczestnictwa w działalności na rzecz środowiska społecznego i interesu publicznego oraz myślenia i działania w sposób przedsiębiorczy. TCH1A_K03 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 0 0 15 0 15 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 i rozumie w stopniu zaawansowanym prawa i zagadnienia z zakresu chemii, fizyki i matematyki, niezbędne do właściwego zrozumienia podstawowych zjawisk, praw i procesów istotnych z punktu widzenia inżynierii chemicznej + - - + - + - - - - -
M_W002 zna i rozumie zasady i metody przepływu masy i energii oraz pozyskiwania, przesyłania, konwersji, magazynowania i użytkowania nośników energii + - - + - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi przy rozwiązywaniu zadań inżynierskich dostrzegać aspekty pozatechniczne oraz dokonywać wstępnej oceny ekonomicznej proponowanych rozwiązań + - - + - + - - - - -
M_U002 potrafi pracować samodzielnie i w zespole + - - + - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych + - - + - + - - - - -
M_K002 jest gotów do wypełniania zobowiązań społecznych i do aktywnego uczestnictwa w działalności na rzecz środowiska społecznego i interesu publicznego oraz myślenia i działania w sposób przedsiębiorczy. + - - + - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 117 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 25 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. 1. Wiadomości wstępne.

    Podstawowe pojęcia: termodynamika, warunki procesu, klasyfikacja termodynamiki, układ termodynamiczny, parametry stanu, przemiana termodynamiczna, równowaga termodynamiczna, proces odwracalny, proces nieodwracalny, zerowa zasada termodynamiki. Jednostki podstawowe i uzupełniające układu SI.

  2. 2. Zasady termodynamiki.

    Energia wewnętrzna, entalpia, sposoby przekazywania energii, praca mechaniczna, ciepło, I, II i III zasada termodynamiki.

  3. 3. Prawa gazowe.

    Gazy doskonałe i gazy rzeczywiste; prawa gazowe; termiczne równanie stanu gazów – ciśnienie, temperatura, równanie Clapeyrona, prawo Avogadro; ciepło właściwe gazów. Termiczne równanie stanu gazu wilgotnego; entalpia i energia wewnętrzna gazu wilgotnego; wykres i-x powietrza wilgotnego; izobaryczne przemiany powietrza wilgotnego.

  4. 4. Wymiana ciepła.

    Sposoby wymiany ciepła: przewodzenie ciepła ( przegroda płaska, cylindryczna, współczynnik przewodzenia ciepła ), konwekcja ( swobodna, wymuszona, współczynnik konwekcyjnej wymiany ciepła, liczby Nusselta, Grashofa, Prandtla ), promieniowanie ( prawa promieniowania cieplnego, promieniowanie ciał stałych, zastępcza zdolność emisji ).

  5. 5. Spalanie.

    Źródła energii, rodzaje energii. Podstawowe pojęcia: paliwo, spalanie ( zupełne, całkowite, ciepło spalania, wartość opałowa), płomień i jego rodzaje. Spalanie dyfuzyjne. Analiza chemiczna paliw. Strumień cieplny. Bilans: substancji, energii, entalpii. Temperatura spalania i inicjowanie płomienia. Stechiometryczne spalanie paliw stałych, ciekłych i gazowych. Tlen teoretyczny. Powietrze całkowite, a stosunek nadmiaru powietrza.

  6. 6. Operacje cieplne. Suszenie.

    Zakresy temperaturowe operacji obróbki cieplnej w ceramice. Urządzenia cieplne w ceramice. Operacje suszenia. Rodzaje mediów suszących. Parametry materiału suszonego. Wykres Moliera-Ramzina. Parametry medium suszącego. Systemy suszenia.

  7. 7. Suszarnie.

    Kryteria klasyfikacyjne suszarni. Rodzaje suszarń dla surowców ( obrotowe, podrzutowe, rozpyłowe, pneumatyczne ). Parametry suszenia surowców. Fluidyzacja. Suszarnia fluidalna, wieżowa, fontannowa. Instalacje susząco mielące surowców. Suszarnie naturalne i półsztuczne. Suszarnie sztuczne ( o pracy okresowej i ciągłej ). Suszarnie konwekcyjne, cyrkulacyjne, komorowe, tunelowe, konwejerowe. Proces autoklawizacji. Rodzaje autoklawów.

  8. 8. Piece.

    Instalacja piecowa. Źródła ciepła w piecach. Aparatura kontrolno – pomiarowa. Warunki wypalania. Kryteria klasyfikacyjne pieców. Typy pieców. Urządzenia prażalnicze.

  9. 9. Obliczanie bilansu energetycznego budynków.

    Obliczanie rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i wentylacji budynku – metoda sezonowa.

Ćwiczenia projektowe (15h):
  1. Projekt wyłożeń ogniotrwałych pieców.

    Bilansu cieplny i materiałowy pieców, projektowanie izolacji termicznej.

  2. Obliczanie bilansu energetycznego budynków.

    Obliczanie rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i wentylacji budynku – metoda sezonowa.

Zajęcia seminaryjne (15h):
  1. 1. Wprowadzenie do zajęć.

    Zasady organizacji przedmiotu. Termodynamika klasyczna, termodynamika techniczna i termodynamika statystyczna w opisie zjawisk; podstawowe prawa, stosowane jednostki, omówienie warunków prowadzonych procesów.

  2. 2. Zasady termodynamiki.

    Rozwiązywanie zadań wraz z dyskusją w zakresie stosowania zasad termodynamiki, obliczenia zmian podstawowych funkcji stanu dla przemian termodynamicznych oraz intensywnych i ekstensywnych parametrów stanu układu.

  3. 3. Przepływy.

    Rozwiązywanie zadań wraz z dyskusją w zakresie przepływu medium (gaz, ciecz). Obliczenia parametrów i wielkości termodynamicznych dla różnych przemian gazu doskonałego oraz gazów rzeczywistych.

  4. 4. Przemiany termodynamiczne.

    Rodzaje pracy w termodynamice technicznej, charakterystyka poszczególnych przemian termodynamicznych, procesy samorzutne i niesamorzutne.

  5. 5. Kolokwium.

    Kolokwium nr 1.

  6. 6. Spalanie paliw gazowych – zadania.

    Spalania paliw gazowych – rozwiązywanie zadań. Obliczenia minimalnego (rzeczywistego) zapotrzebowania tlenu i powietrza do spalania. Spalanie zupełne, niezupełne, całkowite i niecałkowite.

  7. 7. Spalanie paliw gazowych.

    Spalania paliw gazowych – rozwiązywanie zadań. Obliczenia składu i udziału spalin suchych i wilgotnych.

  8. 8. Spalania paliw ciekłych i gazowych.

    Spalania paliw ciekłych i gazowych – rozwiązywanie zadań.

  9. 9. Spalanie paliw gazowych, ciekłych i stałych.

    Kolokwium nr 2 – spalanie paliw gazowych, ciekłych i stałych.

  10. 10. Przepływ czynnika ściśliwego.

    Przepływ czynnika ściśliwego – rozwiązywanie zadań.

  11. 11 i 12. Gazy wilgotne w termodynamice.

    Pojęcie gazu wilgotnego w termodynamice (wilgotność względna, wilgotność bezwzględna, zawilżenie parą), termiczne równanie stanu gazu wilgotnego, entalpia i energia wewnętrzna gazu wilgotnego, wykres i-d(x). izobaryczne przemiany powietrza wilgotnego, mieszanie strug powietrza – praca na wykresie i-d.

  12. 13. Bilans cieplny suszarni teoretycznej.

    Bilans cieplny suszarni teoretycznej – zadania.

  13. 14. Bilans cieplny suszarni rzeczywistej.

    Bilans cieplny suszarni rzeczywistej – zadania.

  14. 15. Kolokwium.

    Kolokwium nr 3 – proces suszenia.

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 projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Seminarium – zaliczenie – średnia z trzech kolokwiów
Projekt – zaliczenie – średnia z pozytywnych ocen dwóch projektów
Egzamin:
- podstawa przystąpienia do egzaminu – zaliczenia z seminarium i projektu,
- zagadnienia – wiadomości z wykładów, seminarium i projektu,
- egzamin pisemny – zaliczenie – min. 50% odpowiedzi pozytywnych.

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 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.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ok = 0,4e + 0,3p + 0,3s (gdzie Ok – ocena końcowa, e – ocena z egzaminu, p – ocena z projektu, s – ocena z seminarium).

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

W uzgodnieniu z prowadzącym seminarium lub projekt.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Student zna zagadnienia w zakresie chemii ogólnej i fizycznej, fizyki, matematyki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. J. Szargut, Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2005.
2. J. Szargut, A. Guzik, H. Górniak, Zadania z termodynamiki technicznej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.
3. K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. 1 Podstawy fenomenologiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.
4. P. W. Atkins, Chemia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
5. P. W. Atkins, Chemia fizyczna: zbiór zadań z rozwiązaniami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
6. J. Szarawara, Termodynamika chemiczna stosowana, WNT, Warszawa 2007.
7. R. Hołyst, A. Poniewierski, A. Ciach, Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów, wyd. UKSW 2005.
8. E. Kostowski, Przepływ ciepła, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
9. T. Wiśniewski, Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 2005.
10. S. Michałowski, K. Wańkowicz, Termodynamika procesowa, WNT, Warszawa 1999.
11. S. Chudoba, Z. Kubas, K. Pytel, Elementy chemii fizycznej, UWND AGH, Kraków 2000.
12. D. Hallyday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006/2008.
13. J. Walker, Podstawy fizyki. Zbiór zadań, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.
14. T. Pawlik, I. Słomska, Technika cieplna, Skrypty Uczelniane AGH, Kraków 1979
15. T. Senkara, Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1991.
16. S. Słupek, J. Nocoń, A. Buczek, Technika cieplna. Ćwiczenia obliczeniowe, UWND AGH, Kraków 2005.
17. M. Kieloch, S. Kruszyński, J. Boryca, Ł. Piechowicz, Termodynamika i technika cieplna. Ćwiczenia rachunkowe. Część II, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2006.
18. M. Kieloch, S. Kruszyński, J. Boryca, Ł. Piechowicz, Termodynamika i technika cieplna. Ćwiczenia rachunkowe. Część I, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007.
19. E. Kostowski, Zbiór zadań z przepływu ciepła, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
20. P. Furmański, T. Wiśniewski, J. Banaszek, Izolacje cieplne, Mechanizmy wymiany ciepła, właściwości cieplne i ich pomiary, ITC, Wydawnictwo Politechnika Warszawska, Warszawa 2006.
21. Cz. Byrdy, Ciepłochronne konstrukcje ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2006.
22. J. Piech, Operacja suszenia i suszarnie w przemyśle ceramicznym, UWND AGH, Kraków 2003.
23. J. Piech, Piece ceramiczne i szklarskie, UWND AGH, Kraków 2001.
24. J. Piech, J. Szczerba, Materiały ogniotrwałe w piecach obrotowych przemysłu cementowego, 2004.
25. Poradniki, informatory, normy i katalogi udostępnione przez prowadzących zajęcia.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak