Nazwa przedmiotu:
Zaawansowana Wymiana Ciepła
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Piotr Łapka
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Energetyka
Grupa przedmiotów:
Specjalnościowe
Kod przedmiotu:
ML.NS645
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2020/2021
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:
-
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia15h
  • 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:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ML.NS645_W1
Zna zaawansowane mechanizmy wymiany ciepła i masy.
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_W2
Zna metody pomiaru gęstości strumienia ciepła i wizualizacji pola temperatury.
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.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 charakterystyki kierunkowe: E2_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.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 charakterystyki kierunkowe: E2_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.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 charakterystyki kierunkowe: E2_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.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 charakterystyki kierunkowe: E2_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_W5
Zna różne rodzaje wymienników ciepła oraz sposoby ich modelowania.
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_W6
Ma wiedzę na temat różnych rodzajów izolacji cieplnych.
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe na koniec semestru, referat/prezentacja.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ML.NS645_U1
Potrafi zidentyfikować złożone mechanizmy ciepła i masy występujące w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U1
Potrafi zidentyfikować złożone mechanizmy ciepła i masy występujące w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U1
Potrafi zidentyfikować złożone mechanizmy ciepła i masy występujące w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U2
Potrafi zastosować zaawansowane modele fizyczne i matematyczne do ilościowej analizy złożonych procesów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U2
Potrafi zastosować zaawansowane modele fizyczne i matematyczne do ilościowej analizy złożonych procesów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U2
Potrafi zastosować zaawansowane modele fizyczne i matematyczne do ilościowej analizy złożonych procesów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.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 charakterystyki kierunkowe: E2_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U4
Potrafi przygotować referat/prezentację na temat złożonych mechanizmów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U4
Potrafi przygotować referat/prezentację na temat złożonych mechanizmów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U4
Potrafi przygotować referat/prezentację na temat złożonych mechanizmów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ML.NS645_U4
Potrafi przygotować referat/prezentację na temat złożonych mechanizmów wymiany ciepła i masy występujących w urządzeniach i procesach technologicznych.
Weryfikacja: Ocena referatu/prezentacji.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: E2_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: