Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy mechaniki płynów
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Antoni Rożen; dr inż. Magdalena Jasińska
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inzynieria Chemiczna i Procesowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
IC.IK310
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 75 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji 1 3. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach zaliczeń i egzaminów 5 4. Przygotowanie do zajęć (studiowanie literatury, odrabianie prac domowych itp.) 10 5. Zbieranie informacji, opracowanie wyników 4 6. Przygotowanie sprawozdania, prezentacji, raportu, dyskusji – 7. Nauka samodzielna – przygotowanie do zaliczenia/kolokwium/egzaminu 25 Sumaryczne obciążenie studenta pracą 120 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2,7 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1,3 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład45h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt30h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Limit liczby studentów:
minimum 15 osób
Cel przedmiotu:
1. Opanowanie przez studentów podstaw teoretycznych głównych działów mechaniki płynów tj.: statyka i kinematyka płynów, dynamika płynu doskonałego i rzeczywistego, elementy dynamiki przepływu płynu ściśliwego. 2. Zapoznanie się studentów z charakterystyką: przepływu laminarnego i burzliwego płynu, przepływu w warstwie przyściennej, przepływu pod- i naddźwiękowego oraz opanowanie podstaw reologii i teorii podobieństwa. 3. Zapoznanie się studentów z budowa, zasadą działania i charakterystyką przyrządów do pomiaru ciśnienia, prędkości i przepływu płynu oraz maszyn przepływowych połączone z opanowaniem metod doboru pomp i armatury.
Treści kształcenia:
Wykład 1. Klasyczna definicja płynu. Hipoteza ciągłości. Punkt materialny i element płynu. Siły działające w płynach. Ciśnienie hydrostatyczne. Równania równowagi płynu. Potencjał sił masowych. Powierzchnie ekwipotencjalne. Napór statyczny płynu. Siła wyporu i warunki pływania ciał. 2. Metody opisu ruchu płynów w przestrzeni fizycznej i przestrzeni czasu. Pochodna lokalna i wędrowna. Linia prądu, tor punktu materialnego i linia wysnuta. Równanie ciągłości. Własności lokalnego pola prędkości płynu. Klasyfikacja pól prędkości płynu. Funkcja prądu i potencjał prędkości płynu. 3. Równania Eulera. Równanie Bernoulliego. Przepływ płynu doskonałego przez przewody. Zjawiska kawitacji i udaru hydraulicznego. Napór dynamiczny płynu na ścianki układu. 4. Naprężenia lepkie w płynach rzeczywistych. Podstawowe modele reologiczne płynów. Równania ruchu płynów i równania Naviera-Stokesa. Przepływ płynu lepkiego przez przewody i spływ cieczy po ściankach. 5. Charakterystyka przepływu laminarnego i burzliwego. Hipoteza Reynoldsa i intensywność burzliwości. Uśrednione równania transportu. Naprężenia Reynoldsa. Hipotezy zamykające. Uniwersalny rozkład prędkości płynu. 6. Teoria podobieństwa zjawisk przepływowych. Analiza inspekcyjna i wymiarowa. Moduły podobieństwa dynamicznego. 7. Opory przepływu przez przewody. Uogólnione równanie Bernoulliego. 8. Przepływ w warstwie przyściennej. Opory ruchu ciał w płynie. Przepływ cieczy w mieszalnikach. 9 Budowa, zasada działania i charakterystyka pomp wirowych i wyporowych oraz strumienic. Współpraca pompy z przewodem. Metody pomiaru prędkości i wydatku płynu. 10. Elementy dynamiki płynów ściśliwych. Ćwiczenia projektowe 1. Projektowanie manometrów cieczowych. 2. Obliczanie rozkładu potencjału sił masowych i ciśnienia statycznego. 3. Wyznaczanie naporu hydrostatycznego na ściany płaskie i zakrzywione. Warunki pływania ciał. 4. Równanie ciągłości i równanie Bernoulliego - obliczenia przepływów i czasu wypływu ze zbiornika. 5 Wyznaczanie naporu dynamicznego płynu na ścianki układu. 6 Rozwiązywanie równań Naviera-Stokesa dla przepływów w układach o prostej geometrii. 7 Uogólnione równanie Bernoulliego - obliczenia spadku ciśnienia i wydatku w przewodach. 8 Analiza wymiarowa - przeliczanie charakterystyk pomp wirowej: wysokościowej i mocy oraz charakterystyki mocy mieszania. 9 Analiza ruchu fazy rozproszonej w płynie oraz projektowanie separatorów hydraulicznych. 10 Projektowanie zwężek i rotametrów.
Metody oceny:
Egzamin pisemny, projekty i kolokwia pisemne
Egzamin:
tak
Literatura:
Podstawowa 1. J. Bukowski, Mechanika płynów, PWN, 1975. 2. H. Walden, Mechanika płynów, WPW, 1991. 3. Z. Orzechowski, J. Prywer, R. Zarzycki, Mechanika płynów w inżynierii środowiska, WNT, 1997. 4. C. Gołębiewski, E. Łuczywek, E. Walicki, Zbiór zadań z mechaniki płynów, PWN, 1980. 5. Z. Orzechowski, J. Prywer, R. Zarzycki, Zadania z mechaniki płynów w inżynierii środowiska, WNT, 2001. 6. R. Gryboś, Zbiór zadań z technicznej mechaniki płynów, PWN, 2002. Uzupełniająca 1. C. O. Bennett, J. E. Myers, Przenoszenie pędu, ciepła i masy, WNT, 1967. 2. L.D. Landau, J.M. Lifszyc, Hydrodynamika, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, 2009. 3. M. Stępniewski, Pompy, WNT, 1978.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
Znajomość podstaw teoretycznych mechaniki płynów, metod opisu ruchu płynów, charakterystyki przepływów laminarnego i burzliwego oraz teorii podobieństwa przepływów.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W01
Efekt W2
Znajomość budowy, zasady działania i charakterystykę pomp wirowych i wyporowych, mierników ciśnienia, prędkości i przepływu płynu.
Weryfikacja: egzamin pisemny, pisemne zaliczenie kolokwiów i projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_W04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W03

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
Umiejętność obliczania: naporu płynu na ścianki układu, rozkładu ciśnienia i prędkości płynu w układach o prostej geometrii, wydatku objętościowego płynu, oporów przepływu i zmian ciśnienia płynu w przewodach oraz siły wyporu i oporu ruchu działających na ciała zanurzone w płynie.
Weryfikacja: egzamin pisemny, pisemne zaliczenie kolokwiów i projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U03, K_U11, K_U12, K_U18
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U05, T1A_U14, T1A_U09, T1A_U09
Efekt U2
Umiejętność doboru pompy i podstawowej armatury do rurociągu (np. mierniki ciśnienia/przepływu, zawory) oraz wyznaczenia punktu pracy tej instalacji; umiejętność przeliczenia charakterystyk pracy pomp i mieszalników przy zmianie skali.
Weryfikacja: pisemne zaliczenie kolokwiów i projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U11, K_U12, K_U18
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U14, T1A_U09, T1A_U09

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt KS1
Świadomość poziomu swojej wiedzy i umiejętności, zdolność do poszerzania wiedzy i rozwijania umiejętności w stosowaniu mechaniki płynów do opisu operacji jednostkowych w inżynierii chemicznej i procesowej.
Weryfikacja: egzamin pisemny, pisemne zaliczenie kolokwiów i projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01