- Nazwa przedmiotu:
- Zaawansowana Wymiana Ciepła
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Piotr Łapka
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Energetyka
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty obieralne
- Kod przedmiotu:
- NS645
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2013/2014
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. Liczba godzin kontaktowych: 40 godzin, w tym:
a) wykład – 15 godzin,
b) ćwiczenia – 15 godzin,
c) konsultacje – 10 godzin.
2. Praca własna studenta: 35 godzin, w tym:
a) 5 godzin – bieżące przygotowywanie się studenta do ćwiczeń,
b) 5 godzin – bieżące przygotowywanie się studenta do wykładów,
c) 15 godzin – przygotowywanie referatów zaliczeniowych,
d) 10 godzin – przygotowanie się studenta do kolokwium zaliczeniowego.
3. Razem – 75 godzin.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1.6 punktów ECTS – liczba godzin kontaktowych 40, w tym:
a) wykład – 15 godzin,
b) ćwiczenia – 15 godzin,
c) konsultacje – 10 godzin.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 0 punktów ECTS
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład225h
- Ćwiczenia225h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Student powinien znać podstawy:
1) wymiany ciepła i masy,
2) termodynamiki,
3) mechaniki płynów,
4) metod numerycznych,
5) analizy matematycznej.
- Limit liczby studentów:
- -
- Cel przedmiotu:
- Nauczenie podstaw teoretycznych zaawansowanych modeli fizycznych oraz matematycznych opisujących złożone mechanizmy wymiany ciepła i masy takie jak: radiacyjna wymian ciepła w ośrodku nieoddziaływującym oraz oddziaływującym z promieniowaniem cieplnym, wymiana ciepła w przepływach dwufazowych, wymiana ciepła przy przepływach turbulentnych, wymiana ciepła w ośrodkach porowatych i zawiesinach, wymiana ciepła w izolacjach, wymiana ciepła przy przepływach cieczy o ciśnieniu bliskim ciśnienia krytycznego, wymiana ciepła przy występowaniu termicznego oporu kontaktowego. Nauczenie podstaw teoretycznych złożonych modeli fizycznych i matematycznych wymienników ciepła.
Zapoznanie z współczesnymi metodami pomiarów gęstości strumienia ciepła i wizualizacji pola temperatury (termografia w podczerwieni, ciekłokrystaliczna, termokolory).
Zapoznanie z współczesnymi metodami numerycznymi służącymi do analizy zaawansowanych mechanizmów wymiany ciepła i masy.
- Treści kształcenia:
- 1. Promieniowanie cieplne w ośrodkach przeźroczystych i oddziaływujących z promieniowaniem – podstawowe prawa, właściwości optyczne, modelowanie matematyczne i numeryczne.
2. Wymiana ciepła w przepływach dwufazowych – klasyfikacja przepływów, podstawowe prawa, modelowanie matematyczne i numeryczne.
3. Wymiana ciepła w przepływach turbulentnych – modelowanie matematyczne i numeryczne.
4. Wymiana ciepła w ośrodkach porowatych i zawiesinach – klasyfikacja przepływów, podstawowe prawa, właściwości, modelowanie matematyczne.
5. Metody pomiarów gęstości strumienia ciepła i wizualizacja pola temperatury – termografia w podczerwieni, ciekłokrystaliczna, termokolory.
6. Izolacje cieplne i ochrona przed wysoką i niską temperaturą – klasyfikacja, mechanizmy wymiany ciepła, modelowania matematyczne.
7. Termiczny opór kontaktowy – modelowanie matematyczne.
8. Wymienniki ciepła i rury cieplne – klasyfikacja, modelowanie matematyczne.
9. Wymiana ciepła przy przepływach cieczy o ciśnieniu bliskim ciśnienia krytycznego – modelowanie matematyczne.
- Metody oceny:
- 1. Kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru.
Cel: sprawdzenie wiedzy dotyczącej modelowania fizycznego i matematycznego złożonych mechanizmów wymiany ciepła oraz urządzeń i procesów technologicznych.
2. Opracowanie wybranego tematu w formie referatu lub krótkiej 15-20 minutowej prezentacji. W przypadku prezentacji wygłoszenie jej na zajęciach.
Cel: sprawdzenie umiejętności identyfikacji, opisu oraz analizy złożonych mechanizmów wymiany ciepła występujących w różnych procesach i urządzeniach technologicznych.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- I. Elementy materiału prezentowanego na wykładzie można znaleźć w następujących pozycjach literaturowych:
a) Książki ogólne:
1. Y. A. Cengel, A. J. Ghajar: Heat and Mass Transfer. Fundamentals & Applications, Mc Graw Hill.
2. S. Wiśniewski, T. S. Wiśniewski: Wymiana Ciepła, WNT.
3. B. Staniszewski, Wymiana Ciepła. Podstawy Teoretyczne, PWN.
Radiacyjna wymian ciepła:
1. J. R. Howell, R. Siegel, M. P. Menguc: Thermal Radiation Heat Transfer, CRC Press.
2. M. F. Modest: Radiative Heat Transfer, Academic Press.
3. A. Sala: Radiacyjna wymiana ciepła, WNT.
b) Zawiesiny, ośrodki porowate oraz przepływy dwufazowe:
1. M. Dziubiński, J. Prywer: Mechanika płynów dwufazowych, WNT.
2. M. Ishii, T. Hibiki: Thermo-Fluid Dynamics of Two-Phase Flow, Springer.
3. D. A. Nield, A. Bejan: Convection in Porous Media, Springer.
4. M. Kaviany: Principles of Heat Transfer in Porous Media, Springer.
5. O. Molerus, K.-E. Wirth: Heat Transfer in Fluidized Beds, Chapman & Hall.
6. Y. A. Buyevivh, D. V. Alexandrov: Heat Transfer in Dispersions, Begell House Inc.
c) Wymiana ciepła w przepływach turbulentnych:
1. A. Tsinober: An Informal Introduction to Turbulence, Kluwer.
2. H. Versteeg, W. Malalasekera: An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, Longman Scientific and Technological.
d) Opór kontaktowy:
1. P. Furmański, T. S. Wiśniewski, J. Banaszek: Thermal Contact Resistance and Other Thermal Phenomena at Solid-Solid Interface, ITC PW.
e) Izolacje cieplne:
1. P. Furmański, T. S. Wiśniewski, J. Banaszek: Izolacje cieplne. Mechanizmy wymiany ciepła, właściwości cieplne i ich pomiary, ITC PW.
II. Elementy materiału prezentowanego na ćwiczeniach można znaleźć w:
1. P. Furmański, R. Domański: Wymiana Ciepła. Zadania i Przykłady, OWPW.
- Witryna www przedmiotu:
- Materiały dostępne po zalogowaniu na stronie: http://www.itc.pw.edu.pl/Pracownicy/Naukowo-dydaktyczni/Lapka-Piotr/Materialy-dla-studentow
- Uwagi:
- Zakres merytoryczny przedmiotu może ulec zmianom w zależności od zainteresowań studentów.
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt NS645_W1
- Zna zaawansowane mechanizmy wymiany ciepła i masy.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_W05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W02
- Efekt NS645_W2
- Zna metody pomiaru gęstości strumienia ciepła i wizualizacji pola temperatury.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_W05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W02
- Efekt NS645_W3
- Posiada zaawansowaną wiedzę z zakresu modelowania fizycznego i matematycznego złożonych mechanizmów wymiany ciepła i masy.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_W01, E2_W05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W01, T2A_W02
- Efekt NS645_W4
- Ma wiedzę w zakresie zaawansowanych modeli numerycznych służących do symulowania złożonych procesów wymiany ciepła i masy.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_W03, E2_W05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W01, T2A_W02
- Efekt NS645_W5
- Zna różne rodzaje wymienników ciepła oraz sposoby ich modelowania.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_W05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W02
- Efekt NS645_W6
- Ma wiedzę na temat różnych rodzajów izolacji cieplnych.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_W05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W02
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt NS645_U1
- Potrafi zidentyfikować złożone mechanizmy ciepła i masy występujące w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_U06, E2_U14, E2_U18
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U06, T2A_U11, T2A_U10, T2A_U15
- Efekt NS645_U2
- Potrafi zastosować zaawansowane model fizyczne i matematyczne do ilościowej analizy złożonych procesów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_U09, E2_U14, E2_U18
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U09, T2A_U11, T2A_U10, T2A_U15
- Efekt NS645_U3
- Potrafi rozwiązać proste zagadnienia wymiany ciepła w ośrodkach oddziaływujących z promieniowaniem cieplnym, w ośrodkach porowatych, w zawiesinach, w przepływach dwufazowych, turbulentnych i o ciśnieniach bliskich ciśnieniu krytycznemu.
Weryfikacja: kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_U18
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U10, T2A_U15
- Efekt NS645_U4
- Potrafi przygotować referat/prezentację na temat złożonych mechanizmów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: referat/prezentacja
Powiązane efekty kierunkowe:
E2_U01, E2_U04, E2_U06, E2_U18
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U01, T2A_U04, T2A_U06, T2A_U10, T2A_U15