STUDIA II STOPNIA. Systemy i Urządzenia Energetyczne

Transkrypt

1 STUDIA II STOPNIA KIERUNEK: Rachunek prawdopodobieństwa I W E 2, C1; 4 pkt. WYKŁADY: Przestrzeń probabilistyczna: definicja aksjomatyczna prawdopodobieństwa, prawdopodobieństwo warunkowe, prawdopodobieństwo warunkowe nie-zależność zdarzeń, prawdopodobieństwo całkowite, twierdzenie Bayesa (12 godz.). Zmienna losowa jednowymiarowa: dystrybuanta, rozkład prawdopodobieństwa zmiennej losowej dyskretnej i ciągłej, parametry rozkładu, wybrane rozkłady zmiennej losowej (8 godz.). Zmienne losowe wielowymiarowe: (informacyjnie) (2 godz.). Ciągi zmiennych losowych: słaba zbieżność, twierdzenia graniczne (8 godz.).. ĆWICZENIA: Przestrzeń probabilistyczna: definicja aksjomatyczna prawdopodobieństwa, prawdopodobieństwo warunkowe, prawdopodobieństwo warunkowe nie-zależność zdarzeń, prawdopodobieństwo całkowite, twierdzenie Bayesa (6 godz.). Zmienna losowa jednowymiarowa: dystrybuanta, rozkład prawdopodobieństwa zmiennej losowej dyskretnej i ciągłej, parametry rozkładu, wybrane rozkłady zmiennej losowej (4 godz.). Zmienne losowe wielowymiarowe: (informacyjnie) (1 godz.). Ciągi zmiennych losowych: słaba zbieżność, twierdzenia graniczne (4 godz.).. Doc. dr hab. Piotr JAKÓBCZAK Instytut Matematyki 1

2 Metody numeryczne I W1, L1; 3 pkt. WYKŁADY: Wprowadzenie do metod numerycznych. Układ równań liniowych. Macierze i wyznaczniki. Metody dokładne rozwiązywania układów równań. Metody iteracyjne. Równania nieliniowe. Interpolacja. Całkowanie i różniczkowanie. Aproksymacja funkcji. Równania różniczkowe zwyczajne. Metody przybliżonego rozwiązywania zadań brzegowych. LABORATORIUM: Obliczanie rozkładu temperatur w wybranym energetycznym elemencie grubościennym. Wyznaczanie naprężeń na podstawie obliczonych temperatur. Dr hab. inż. Piotr Duda 2

3 Numeryczne metody rozwiązywania zagadnień drganiowych i akustycznych I W1, L1; 2 pkt. WYKŁADY: Równania różniczkowe: zagadnienie początkowe, zagadnienie brzegowe, zagadnienie własne. Opis matematyczny drgań układów dyskretnych, dyskretno-ciągłych i ciągłych oraz propagacji fali akustycznej. Metody numeryczne rozwiązywania równań różniczkowych. Metoda różnic skończonych. Metody przybliżone: Ritza, Rayleigha, Galerkina, metody minimalizacji funkcjonału (wariacyjne). Metoda elementów skończonych, metoda elementów brzegowych i metoda statystycznej analizy energii. Metoda promieniowa. Implementacje komputerowe LABORATORIUM: Zastosowanie pakietów komputerowych do analizy numerycznej zagadnień dynamiki układów mechanicznych: Mathcad (całkowanie równań ruchu, zagadnienie własne), Maple (całkowanie równań ruchu, zagadnienie własne, drgania układów dyskretnych), Matlab/Simulink (sterowanie drganiami), Ansys (drgania układów ciągłych, zagadnienia akustyki). Metoda różnic skończonych w akustyce. Dr inż. Marek Kozień Instytut Mechaniki Stosowanej (M-1) 3

4 Fizyka kwantowa I W1, L1; 4 pkt. WYKŁADY: Fizyka klasyczna i jej ograniczenia. Zasady zachowania energii, pędu i momentu pędu. Zasady zachowania a symetrie w przyrodzie. Zakres stosowalności opisu klasycznego zjawisk. Fiasko klasycznych teorii w opisie promieniowania termicznego ciała doskonale czarnego. Narodziny fizyki kwantowej. Prawo Plancka. Kwantowe właściwości promieniowania elektromagnetycznego: zjawisko fotoelektryczne i zjawisko Comptona. Dualizm falowokorpuskularny światła. Fale w opisie materii: hipoteza de Broglie a. Pakiety falowe. Dyfrakcja elektronów na szczelinie. Zasada nieoznaczoności Heisenberga: relacje dla składowych pędu i położenia. Interferencja kwantowa w doświadczeniu typu Younga dla atomów i cząstek: reguły działań na amplitudach i analogie z doświadczeniami optycznymi. Podstawy fizyki kwantowej. Operatory i obserwable. Postulaty mechaniki kwantowej. Równanie Schrödingera zależne i niezależne od czasu. Funkcja falowa i jej interpretacja probabilistyczna. Deterministyczna ewolucja czasowa układu kwantowego. Determinizm klasyczny a kwantowy. Rozwiązanie równania Schrödingera dla studni potencjału. Stany związane, jako analogia fal stojących. Przykłady rozwiązań równania Schrödingera dla kwantowego oscylatora harmonicznego i atomu wodoru. Operator momentu pędu i jego kwantowanie. Spin, rezonans magnetyczny i zasada działania medycznej aparatury diagnostycznej. Wybrane zagadnienia mechaniki kwantowej. Atom wodoru w polu magnetycznym. Efekt Zeemana. Atomy wieloelektronowe. Cząsteczki. Poziomy energetyczne cząsteczki dwuatomowej. Fermiony i bozony. Rozkład Fermiego-Diraca i Bosego-Einsteina. Poziom Fermiego. Elektrony przewodnictwa w metalach. Zjawisko nadprzewodnictwa i jego zastosowania. LABORATORIUM: Doświadczenie Francka-Hertza. Analiza spektralna gazów. Dyfrakcja i interferencja światła laserowego. Wyznaczanie stałej Plancka. Zjawisko fotoelektryczne. Wyznaczanie ładunku właściwego (e/m) elektronów. Elektronowy rezonans paramagnetyczny. Jądrowy rezonans magnetyczny. Instytut Fizyki 4

5 Technologie i maszyny energetyczne I W E 1, C1, L1, P1; 3 pkt. WYKŁADY: Formy energii pierwotnej i przetworzonej. Struktura zasobów energii. Silniki i maszyny robocze podstawowe typy, zasady pracy, zakresy zastosowań. Podstawowe technologie przetwarzania energii na pracę, ciepło i energię elektryczną : silnik spalinowy, technologia parowa, gazowa i gazowo-parowa. Obiegi porównawcze i rzeczywiste. Koszty wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej. Układy cieplne elektrowni konwencjonalnych, jądrowych, z turbinami gazowymi i układów parowo-gazowych. Podstawy obliczeń oraz budowa kotłów, turbin, pomp, wymienników ciepła. Zaawansowane systemy energetyczne. Obieg Chenga. Turbiny na wilgotne powietrze. Absorpcyjne obiegi chłodnicze. Układ kombinowany-turbina gazowa-absorpcyjny układ chłodniczy. Układy gazowo-parowe z absorpcyjnym układem chłodzenia powietrza, Obieg Kaliny wykorzystujący mieszaninę wody i amoniaku jako czynnik roboczy. Eksploatacja elektrowni cieplnych. Rozruch i wyłączanie z ruchu bloku energetycznego. Monitorowanie cieplno-wytrzymałościowych warunków pracy bloku energetycznego. ĆWICZENIA: Bilanse energii dla wymiennika ciepła, wyparki, rozprężacza, kotła, turbiny parowej, gazowej i wodnej, silnika spalinowego, pompy, elektrowni cieplnej, ziębiarki. Sprawność obiegów termodynamicznych elektrowni cieplnych i elektrociepłowni, silników spalinowych, turbin parowych, gazowych i układów parowo-gazowych ziębiarek i pomp ciepła. Obliczenia jednostkowego zużycia ciepła, pary i paliwa. Obliczenia układów cieplnych elektrowni. LABORATORIUM: Badanie procesów przepływowo-cieplnych w konwekcyjnych powierzchniach ogrzewalnych kotłów. Wyznaczanie sprawności kotła parowego w trybie online. Monitorowanie cieplno-wytrzymałościowych warunków pracy kotłów energetycznych. Ocena stopnia zanieczyszczenia żużlem i popiołem ścian komory paleniskowej kotła oraz powierzchni ogrzewalnych w trybie on-line. PROJEKTY: Projekty: kondensatora turbiny lub podgrzewacza regeneracyjnego lub podgrzewacza pary w kotle. Prof. dr hab. inż. Jan Taler 5

6 Instalacje grzewcze I W1, P1; 1 pkt. WYKŁADY: Podstawowe systemy ogrzewania. Ogrzewanie wodne grawitacyjne i pompowe. Rozkład ciśnień w instalacji pompowej. Obliczenia strat ciepła pomieszczeń o kubaturze do 600 m 3 w budynkach o wysokości do 25 kondygnacji. Wymiarowanie przewodów instalacji centralnego ogrzewania wodnego (straty ciśnienia miejscowe i w odcinkach prostych, dobór średnic w poszczególnych obiegach). Dobór pomp obiegowych. Regulacja i zabezpieczenia instalacji centralnego ogrzewania. Metoda trapezów w wodnym ogrzewaniu podłogowym. Kominy i instalacje odprowadzania spalin. PROJEKT: Projekt instalacji wodnego ogrzewania podłogowego. Dr hab. inż. Wiesław Zima 6

7 Termodynamika gazów wilgotnych I W1, Ć1; 1 pkt. WYKŁADY: Mieszaniny gazów. Równanie stanu. Gęstość, masa molowa i stała gazowa. Zależność miedzy udziałami masowymi i objętościowymi. Mieszaniny gazów i par. Wilgotność względna i bezwzględna. Entalpia. Wykres Moliera h-x dla powietrza wilgotnego. Zmiany stanu: ogrzewanie i ochładzanie, mieszanie. Nawilżanie za pomocą cieczy lub pary. Punkt rosy. Sprężanie. Podstawy spalania. Paliwa stałe, ciekłe i gazowe. Ciepło spalania i wartość opałowa. Obliczanie stechiometryczne procesów spalania. Własności powietrza i spalin. Punkt rosy dla spalin. Klimatyzacja pomieszczeń. Kotły kondensacyjne z otwartą i zamkniętą komorą spalania. Chłodnie kominowe i wentylatorowe. Obliczenia i konstrukcje chłodni kominowych. Wykorzystanie chłodni do odprowadzania spalin z kotłów. ĆWICZENIA: Przemiany powietrza wilgotnego. Porównanie sprawności gazowego kotła grzewczego: zwykłego i kondensacyjnego. Obliczenia chłodni kominowej. Dr hab. inż. Wiesław Zima 7

8 Wybrane zagadnienia z wytrzymałości I L1; 1 pkt. LABORATORIUM: Zastosowanie badań modelowych w doświadczalnej analizie konstrukcji; podstawowe zasady badań modelowych. Metoda elastooptyczna analizy stanu naprężenia: zjawisko dwójłomności wymuszonej, zastosowanie metody fotosprężystości w analizie płaskiego stanu naprężenia oraz do określenia współczynnika koncentracji naprężeń, badania elastooptyczne metodą skośnego prześwietlania. Zastosowanie metody interferometrii holograficznej do pomiaru przemieszczeń: podstawy metody i zasada działania lasera, metody podwójnej i pojedynczej ekspozycji, cyfrowa interferometria holograficzna. Wykorzystanie metody analogii w weryfikacji wybranych zadań wytrzymałości materiałów. Metoda kruchych pokryć i jej zastosowanie w analizie odkształceń konstrukcji. Metoda mory i jej zastosowanie do określenia geometrii powierzchni oraz do pomiaru odkształceń. Zastosowanie metody tensometrii elektrooporowej do pomiaru odkształceń zmiennych w czasie. Wyznaczenie naprężeń własnych metodą trepanacji otworowej. Badanie odporności na kruche pękanie: podstawy mechaniki pękania, kryteria odporności na pękanie, doświadczalne wyznaczenie całki Rice a oraz obliczenie współczynnika intensywności naprężeń dla materiału kruchego i krucho-ciągliwego. Doświadczalna weryfikacji stanu naprężenia w powłoce walcowej z uwzględnieniem efektów giętnych.. Dr hab. inż. Grzegorz Milewski, prof. PK Instytut Mechaniki Stosowanej (M-1) 8

9 Obliczenia wytrzymałościowe maszyn i urządzeń energetycznych I W1, Ć1; 2 pkt. WYKŁADY: Stale stosowane w budowie kotłów, turbin i rurociągów. Obliczanie grubości ścianki elementów ciśnieniowych-interpretacja wzorów z przepisów kotłowych. Pełzanie elementów ciśnieniowych. Obliczanie elementów maszyn i urządzeń energetycznych na niskocykliczną wytrzymałość zmęczeniową. Wyznaczanie dopuszczalnych szybkości nagrzewania i ochładzania grubościennych elementów kotłów i turbin. Optymalizacja n nagrzewania i ochładzania elementów kotłów i turbin. Monitorowanie naprężeń cieplnych w elementach kotłów i turbin parowych. Sondy termiczne do kontroli warunków nagrzewania i ochładzania wirników turbin. Bloki ograniczeń termicznych (BOT) w eksploatacji bloków energetycznych. Ocena trwałości resztkowej elementów ciśnieniowych. Pomiary tensometryczne naprężeń pochodzących od ciśnienia i naprężeń cieplnych. ĆWICZENIA: Dobór stali na rury parownika i przegrzewaczy kotłów. Obliczanie grubości ścianek rur parownika, przegrzewaczy pary i rurociągów parowych. Obliczanie dopuszczalnych szybkości nagrzewania i ochładzania grubościennych elementów kotłów. Wyznaczanie stopnia zużycia i trwałości resztkowej rurociągu parowego. Kontrola naprężeń cieplnych. Odwrotne zagadnienia przewodzenia ciepła. Prof. dr hab. inż. Jan Taler 9

10 Mechanika płynów I W1, L1; 2 pkt. WYKŁADY: Pojęcia podstawowe. Pochodna zupełna i substancjalna. Prawo przenoszenia Reynoldsa. Elementy kinematyki płynów. Ruch elementu płynu - I tw. Helmholtza. Siły działające na płyn. Równania wynikające z zasad zachowania masy, pędu i energii. Tensor naprężenia w płynie. Tensor prędkości deformacji. Równania konstytutywne. Liniowy płyn Newtona. Ciecze w stanie nadciekłym (ciecze kwantowe). Równania Naviera-Stokesa /N-S/. Analityczne i numeryczne metody całkowania równań N-S. Podobieństwo hydromechaniczne, liczby kryterialne. Równania Reynoldsa dla uśrednionego ruchu turbulentnego cieczy. Tensor naprężeń turbulentnych. Modelowanie przepływów turbulentnych - hipotezy domykające. LABORATORIUM: Identyfikacja reostabilnych cieczy nienewtonowskich. Opływ ciała stałego płynem rzeczywistym. Doświadczalne wyznaczanie współczynnika strat tarcia. Pomiar strat miejscowych (lokalnych). Pomiar strat ciśnienia w odcinku wlotowym. Badanie charakterystyk pompy wirowej. Badanie zjawisk kawitacji przepływowej. Pomiar natężenia przepływu gazu w rurociągu za pomocą. przepływomierza kolanowego i kryzy. Prof. dr hab. inż. Kazimierz Rup 10

11 Modelowanie CFD I P2; 3 pkt. PROJEKTY: Modelowanie wybranego urządzenia za pomocą metod numerycznych. Rozwiązywanie zagadnień ustalonego przewodzenia ciepła za pomocą metod numerycznych. Metoda objętości skończonej. Rozwiązywanie zagadnień ustalonego przewodzenia ciepła za pomocą CFD z wykorzystaniem programu FLUENT. Rozwiązywanie zagadnień nieustalonego przewodzenia ciepła za pomocą metod numerycznych. Modelowanie zjawisk przepływowo cieplnych zachodzących w trójniku z wykorzystaniem programu FLUENT. Wyznaczanie dwuwymiarowego rozkładu temperatury w przekroju poprzecznym komina porównanie metody Gaussa-Seidela z programem Fluent. Zastosowanie programu FLUENT do rozwiązywania problemów przepływowo-cieplnych zachodzących w sprzęgle hydraulicznym. Symulacja procesów termofizycznych w silnikach tłokowych za pomocą programu KIVA3V. Preprocesor programu KIVA i postprocesor GMV do wizualizacji zjawisk silnikowych. Modelowanie nieustalonych przepływów gazów w układach dolotowych i wylotowych silników spalinowych. Modelowanie obiektowe w programie GT-Power do wyznaczania parametrów roboczych złożonych systemów silnikowych. Wyznaczanie emisji szkodliwych składników spalin w programie GT-Power. Proces zapłonu, spalania i wymiany ciepła w komorze spalania silnika tłokowego z wykorzystaniem programu PHOENICS z ujęciem turbulencji, radiacji i tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej. Dr hab. inż. Piotr Duda Dr hab. inż. Władysław Mitianiec Instytut Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych (M-4) 11

12 MES w obliczeniach urządzeń energetycznych I W1, L1; 3 pkt. WYKŁADY: Charakterystyka MES. Podział obszaru na elementy skończone. Funkcje kształtu. Opis MES opartej na metodzie Galernika. Wyprowadzenie równań dla elementów trójkątnych i prostokątnych. Naturalny układ współrzędnych dla elementów jednowymiarowych oraz dwuwymiarowych trójkątnych i prostokątnych. Transformacja układów współrzędnych i obliczanie całek za pomocą kwadratur Gaussa-Legendre a. Opis sposobów budowania globalnego układu równań w MES. Sposoby rozwiązywania dużych układów równań algebraicznych i układów równań różniczkowych zwyczajnych. Zastosowanie MES do rozwiązywania zagadnień ustalonego i nieustalonego przewodzenia ciepła. Zastosowanie MES do rozwiązywania zagadnień sprężystości i termosprężystości. Rozwiązywanie zagadnień konwekcyjnej wymiany ciepła. Bilansowa metoda elementów skończonych. Metoda elementów brzegowych. LABORATORIUM: Wyznaczanie ustalonych i nieustalonych pól temperatury w ciałach stałych za pomocą MES. Konwekcja wymuszona przy przepływie nieizotermicznym płynu w rurze-przepływ laminarny i burzliwy. Analiza naprężeń pochodzących od ciśnienia w trójniku kulistym w kształcie litery Y. Naprężenia pochodzące od ciśnienia i obciążeń cieplnych w połączeniu walczak - rura opadowa Dr hab. inż. Piotr Duda 12

13 Kotły parowe i grzewcze II W E 1, Ć1, L1; 3 pkt. WYKŁADY: Ogólna klasyfikacja kotłów. Zasada działania i budowa kotła parowego. Analiza spalin. Wartości temperatury punktu rosy dla różnych paliw. Paleniska rusztowe. Sposoby obliczania komory paleniskowej: metoda CKTI i strefowa. Instalacje kotłowe. Konstrukcja palników pyłowych i olejowych. Spalanie w kotłach ze złożem fluidalnym. Konstrukcje kotłów fluidalnych. Młyny i instalacje młynowe. Podział kotłów energetycznych. Typowe konstrukcje kotłów energetycznych. Kotły przepływowe. Kotły na parametry nadkrytyczne. Parownik kotła: walczak, rury opadowe, ekrany. Struktura przepływu mieszaniny parowo wodnej w pionowym kanale rurowym. Przegrzewacze. Sposoby regulacji temperatury pary przegrzanej. Podgrzewacze wody. Podgrzewacze powietrza. Przykłady kotłów odzyskowych. Materiały stosowane na elementy kotłów. Konstrukcje wytwornic pary. Paliwa wykorzystywane w technice grzewczej (centralne ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej) rodzaje, właściwości, spalanie i zagrożeni. Kotły grzewcze konwencjonalne oraz technika kondensacyjna i kotły kondensacyjne podział, cechy, budowa, charakterystyki pracy. Paleniska i palniki kotłów grzewczych. Przepływ czynników roboczych w kotłach grzewczych zagrożenia i zapobieganie im. Obliczanie cieplne kotłów grzewczych. Wyposażenie i aparatura regulacyjno zabezpieczająca. Sprawność cieplna i moc kotłów grzewczych. ĆWICZENIA: Obliczenia stechiometryczne. Obliczanie komory paleniskowej kotłów energetycznych. Obliczanie grubości ścianki walczaków kotła parowego. Obliczenia związane ze spalaniem paliw. Określenie zapotrzebowania na paliwo zużywane przez kotły grzewcze. Obliczanie palników inżektorowych. LABORATORIUM: Badanie mocy i sprawność kotła grzewczego. Wyznaczanie temperatury punktu rosy różnych paliw. Badanie aerodynamiczne i cieplne kotłowych podgrzewaczy wody. Badanie cieplno-wytrzymałościowe połączenia walczak-rura opadowa Dr inż. Sławomir Grądziel 13

14 Turbiny parowe, gazowe i wodne II W E 1, Ć1; 3 pkt. WYKŁADY: Historia budowy turbin parowych, gazowych i wodnych w świecie i w Polsce. Podział i przegląd konstrukcji Turbin. Przepływ czynnika roboczego w wieńcach łopatkowych turbin podstawowe równania ruchu czynnika. Teoria przyrządów rozprężnych i wieńca wirnikowego parametry hamowania, prędkość krytyczna, trójkąty prędkości, obliczenia konstrukcyjne, działanie w zmiennych warunkach. Palisady profili turbinowych. Siły, sprawność i moc w pojedynczym stopniu turbiny akcyjnej, reakcyjnej, promieniowej. Stopień ciśnienia ze stopniowaniem prędkości. Zasady obliczeń i projektowania stopni z długimi łopatkami. Obliczenia wytrzymałościowe łopatek turbin. Turbiny wielostopniowe rozprężanie czynnika, zasady projektowania, straty wewnętrzne i zewnętrzne, sprawność oraz moc. Przepływ pary mokrej w turbinie. Wały turbin i tarcze wirnikowe krytyczna prędkość obrotowa, drgania, obliczenia wytrzymałościowe. Kadłuby i elementy związane uszczelnienia labiryntowe i ich obliczanie, łożyska. Konstrukcje energetycznych turbin gazowych wskaźniki termodynamiczne. Systemy chłodzenia łopatek, wałów i tarcz turbin gazowych. Gazodynamiczne obliczania chłodzonych turbin. Konstrukcje, charakterystyka i obliczenia komór spalania turbin gazowych. Turbiny wodne rodzaje, charakterystyka i zasady przetwarzania energii wody, wyróżnik szybkobieżności, moc, sprawność. Układy regulacji, charakterystyki pracy i zabezpieczenia turbin parowych, gazowych i wodnych. Instalacja olejowa turbozespołu. Materiały stosowane do budowy turbin. Zagadnienia eksploatacji turbin deformacje, naprężenia i przesunięcia cieplne elementów turbin, zasady prowadzenia ruchu turbiny, ruch turbiny w blokach, monitoring pracy. Ruch turbiny w warunkach odbiegających od obliczeniowych. Badania turbin. ĆWICZENIA: Przepływ pary przez kierownice i dysze, obliczanie podstawowych wymiarów. Obliczanie stopni turbin akcyjnych i reakcyjnych. Obliczenia uszczelnień labiryntowych. Prędkość krytyczna wału turbiny. Obliczenia wytrzymałościowe elementów turbin. Obliczenia turbin wielostopniowych. Dr hab. inż. Stanisław Łopata, prof. PK 14

15 Elektrownie i zaawansowane systemy energetyczne II W E 1, Ć1, P1; 3 pkt. WYKŁADY: Klasyfikacja elektrowni. Obiegi cieplne elektrowni parowych kondensacyjnych i elektrociepłowni. Sprawność wytwarzania energii elektrycznej. Obieg Clausiusa - Rankine a. Sposoby poprawy sprawności. Międzystopniowy przegrzew pary i podgrzewanie regeneracyjne wody zasilającej. Jednostkowe wskaźniki charakteryzujące proces wytwarzania energii elektrycznej: jednostkowe zużycie ciepła, pary i paliwa. Układy cieplne elektrowni i elektrociepłowni parowych. Pompy wody zasilającej. Podgrzewacze regeneracyjne. Stacje redukcyjno-schładzające. Układy rozruchowe elektrowni kondensacyjnych. Elektrociepłownie upustowo kondensacyjne. Elektrociepłownie upustowo - przeciwprężne. Elektrownie jądrowe. Energia reakcji jądrowych. Zasada działania i budowa reaktorów. Układy cieplne elektrowni jądrowych z reaktorami różnych typów. Elektrownie wodne. Elektrownie z turbinami gazowymi. Obieg Joule a - Braytona. Układy gazowo-parowe. Podstawy wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Techniczne i społeczno-ekonomiczne aspekty wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Promieniowanie słoneczne. Nagrzewanie wody słonecznym promieniowaniem. Ogniwa fotoelektryczne. Ogniwa paliwowe. Energetyka wiatrowa. Fotosynteza. Biomasa. Energia fal wodnych. Energia przypływów. Energia geotermalna. Generatory MHD ĆWICZENIA: Obliczanie sprawności obiegów cieplnych elektrowni konwencjonalnych, jądrowych i z turbinami gazowymi. Układy parowo-gazowe. Poprawa sprawności obiegu Clausiusa - Rankine a. Bilanse energetyczne podstawowych i pomocniczych urządzeń elektrowni. Odgazowanie termiczne wody. Stacje redukcyjno-schładzające PROJEKT: Projekt obiegu cieplnego elektrowni kondensacyjnej z przegrzewem międzystopniowym i regeneracyjnymi podgrzewaczami wody. Prof. dr hab. inż. Jan Taler 15

16 Urządzenia pomocnicze elektrowni II W1, Ć1; 2 pkt. WYKŁADY: Grupy urządzeń pomocniczych charakterystyka i wpływ na sprawność elektrowni. Rurociągi elektrowni - - układy, obliczanie, pełzanie, wydłużenia cieplne, kompensacja i podparcia. Armatura, połączenia i izolacja cieplna. Gospodarka paliwowa w elektrowni składy węgla i jego transport, magazynowanie pyłu węglowego. Urządzenia do paliw ciekłych w elektrowniach. Układy i urządzenia odpopielania i odpylania. Ochrona powietrza atmosferycznego w elektrowni. Gospodarka wodna elektrowni otwarte i zamknięte układy chłodzenia, zbiorniki wody. Cieplne urządzenia pomocnicze elektrowni wymienniki ciepła, odgazowywacze, stacje redukcyjno-schładzające, rozprężacze, wyparki, skraplacze. ĆWICZENIA: Obliczenia wytrzymałościowe rurociągów parowych i wodnych. Kompensacja rurociągów i ocena zapotrzebowania na paliwo i wyznaczanie wielkości składu paliwa. Określenie zapotrzebowania na wodę chłodzącą. Bilanse cieplne i masowe urządzeń pomocniczych siłowni parowych. Obliczenia zaworów. Dr hab. inż. Stanisław Łopata, prof. PK 16

17 Systemy energii niekonwencjonalnej II W1, L1; 2 pkt. WYKŁADY: Energetyka niekonwencjonalna. Energetyka jądrowa. Układy gazowe, gazowo parowe. Rozwój energetyki odnawialnej. Sytuacja energetyczna świata. Zasoby energii odnawialnej. Energia wód. Podstawowe typy elektrowni wodnych. Mała energetyka wodna (MEW). Energia wiatru. Energia mórz i oceanów. Energia pływów. Energia fal. Energia prądów oceanicznych. Energia powstająca w wyniku różnic zasolenia. Wykorzystanie ciepła. Elektrownie słoneczne. Energia geotermalna. Energia ciepła wód oceanicznych. Ogniwa słoneczne. Biomasa. Porównanie ekonomiczno-społecznych skutków wykorzystania różnych odnawialnych źródeł energii. Możliwość rozwoju odnawialnych źródeł energii w Polsce. LABORATORIUM: Badanie kolektora słonecznego. Wyznaczanie sprawności kotła spalającego biomasę. Badania ogniwa fotowoltaicznego. Dr inż. Sławomir Grądziel 17

18 Analiza i projektowanie systemów energetycznych II W1, P1; 2 pkt. WYKŁADY: Układy rurociągów i kanałów powietrznych: równania bilansu masy, pędu i energii, sieci rurociągów, metoda Hardy-Crossa i jej uogólnienie. Pompy, wentylatory, dysze charakterystyki pomp, pompy wirowe, szeregowa i równoległa praca pomp, usytuowanie pomp zabezpieczające je przed kawitacją, wentylatory i dysze. Dobór pomp, wentylatorów i dysz. Zawory odcinające i regulacyjne liniowe i stałoprocentowe charakterystyki zaworów, parametry zaworów regulacyjnych, wskaźniki doboru zaworów, obliczanie współczynnika przepływu k vs. Wymienniki ciepła: rodzaje wymienników, średnia logarytmiczna różnica temperatur czynników, metoda NTU obliczania wymienników, przenikanie ciepła przez ściankę cylindryczną wielowarstwową, konwekcyjna wymiana ciepła, konwekcja naturalna i wymuszona, przepływ laminarny i burzliwy, korelacje na współczynniki wnikania przy przepływie płynu wewnątrz rur i poprzecznym opływie rur od zewnątrz, wrzenie, kondensacja, zanieczyszczanie powierzchni wymiany ciepła, powierzchnie ożebrowane, obliczanie spadku ciśnienia w wymiennikach, wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe oraz wymienniki ciepła krzyżowo prądowe - konstrukcja i obliczenia, przykłady obliczeń wymienników ciepła, projektowanie wymienników ciepła. Projektowanie i analiza układów hydraulicznych instalacji c.o.: zamknięte instalacje wodne, wyznaczanie mocy cieplnej kotłowni wodnej lub parowej, dobór średnic rurociągów wodnych i parowych, dobór naczynia wzbiorczego, układy hydrauliczne instalacji grzewczych, hydrauliczne odsprężanie obwodów, układy regulacji temperatury zasilania w obiegach grzewczych. Symulacja procesów przepływowo-cieplnych: zasady modelowania i symulacji, aproksymacja za pomocą krzywych, symulacja ustalonej i nieustalonej pracy systemu, uogólniony przepływ jednowymiarowy płynu ściśliwego. Nieustalone przepływy cieczy nieściśliwych: uderzenie hydrauliczne, modelowanie numeryczne uderzenia hydraulicznego metodą prostych i metodą charakterystyk PROJEKT: Projektowanie sieci ciepłowniczej. Prof. dr hab. inż. Jan Taler 18

19 Spalanie paliw II W1, L1; 2 pkt. WYKŁADY: Paliwa stałe. Paliwa płynne. Paliwa gazowe. Elementarny skład paliwa stałego. Analiza spalin. Spalanie niezupełne, niecałkowite i całkowite. Ciepło spalania i wartość opałowa. Zapotrzebowanie na powietrze do spalania paliwa stałego, ciekłego i gazowego. Trójkąty spalania. Temperatura punktu rosy. Rodzaje palenisk. Konstrukcja palników stosowanych w energetyce. LABORATORIUM: Wyznaczanie wartości opałowej paliw. Wyznaczanie punktu rosy. Kontrola procesu spalania: analiza spalin, wyznaczanie współczynnika nadmiaru powietrza. Dr inż. Sławomir Grądziel 19

20 Pompy, wentylatory i sprężarki II W1, P2; 3 pkt. WYKŁADY: Układ pompowy, charakterystyka, bilans energetyczny i cieplno-przepływowy. Klasyfikacja pomp, główne rodzaje i zasada działania. Charakterystyki pomp. Regulacja parametrów pracy pomp. Podział maszyn sprężających. Sprężarki podział, rozwiązania konstrukcyjne. Proces sprężania, sprężanie wielostopniowe. Charakterystyki i regulacja sprężarek. Wentylatory podział, rozwiązania konstrukcyjne. PROJEKTY: Obliczanie wirnika pompy odśrodkowej. Współpraca pompy z siecią rurociągów, charakterystyki rurociągów. Dobór pompy dla zadanego układu pompowego. Obliczanie wydajności, zapotrzebowanie mocy, strumienia masy sprężarek. Obliczanie wentylatorów. Współpraca wentylatorów z siecią, straty w przepływie, opory. Dr hab. inż. Bohdan Węglowski, prof. PK 20

21 Analiza i opracowanie danych eksperymentalnych II W1; 1 pkt. WYKŁADY: Pomiary bezpośrednie i pośrednie. Błędy systematyczne i przypadkowe. Statystyczna teoria pomiarów. Średni błąd kwadratowy. Średnie odchylenie standardowe. Rozkład normalny. Kwantyle rozkładu Studenta. Analiza niepewności. Zasada Gaussa przenoszenia błędów przypadkowych. Metoda najmniejszych kwadratów. Zagadnienia liniowe i nieliniowe. Metoda Levenberga-Marquardta. Przedziały ufności i predykcji dla wyznaczanych współczynników i funkcji aproksymujących. Przykłady wyznaczania niepewności wielkości wyznaczanych pośrednio: pomiar strumienia masy za pomocą kryzy, pomiar gęstości strumienia ciepła. Prof. dr hab. inż. Jan Taler 21

22 Projekt z urządzeń instalacji kotłowych II P1; 1 pkt. PROJEKT: Projekt parownika kotła z naturalną cyrkulacją w stanie ustalonym. Dr inż. Sławomir Grądziel KIERUNEK: Miernictwo i systemy pomiarowe II W1, L1; 3 pkt. WYKŁAD: Wprowadzenie, przemiana energii i technologie w energetyce cieplnej, podstawowe maszyny i urządzenia energetyczne. Jednostki miar i podstawowe wielkości mierzone w energetyce cieplnej. Pomiary pojęcia podstawowe, pomiary bieżące, badawcze, kontrolne i odbiorcze. Podział i fizyczne zasady działania przyrządów pomiarowych. Skale przyrządów pomiarowych. Przyrządy elektryczne do pomiaru wielkości nieelektrycznych. Opracowywanie wyników pomiarów. Metody przedstawiania danych pomiarowych. Urządzenia pomiarowe współczesnych systemów pomiarowych. Systemy kontrolno-pomiarowe, diagnostyki i sterowania w energetyce cieplnej. Komputeryzacja pomiarów i systemy zbierania danych. Badania nieniszczące i niszczące w energetyce cieplnej. Przykłady pomiarów specjalnych w energetyce cieplnej: Badania bilansowe urządzeń cieplnych. LABORATORIUM: Wykorzystanie techniki multimedialnej w badaniach przeponowego wymiennika ciepła. Monitorowanie procesów cieplnych w kotłowych podgrzewaczach powietrza. Pomiar grubości i twardości elementu energetyki cieplnej. Badania stanu technicznego urządzeń za pomocą wideoendoskopu i kamery termowizyjnej. Pomiar obciążenia cieplnego powierzchni ogrzewalnej. Dr hab. inż. Stanisław Łopata, prof. PK 22

23 Aerodynamika III W1, Ć1; 2 pkt. WYKŁADY: Pojęcia podstawowe. Potencjalny opływ profilu kołowego. Siła oporu czołowego i siła unoszenia. Twierdzenie Żukowskiego Kutty, efekt Magnusa. Opływ ciał płynem lepkim, siła oporu tarcia. Moc siłowni wiatrowych. Propagacja małych zaburzeń ciśnienia w gazie. Równanie falowe i jego charakterystyki. Prędkość dźwięku. Lczba Macha, klasyfikacja przepływów gazu. Przepływy ustalone gazu doskonałego. Parametry spiętrzenia. Jednowymiarowy przepływ gazu przez kanał o zmiennym przekroju. Liczba Lavala, parametry krytyczne. Ustalony jednowymiarowy przepływ gazu przez kanał o zmiennym przekroju. Równanie Hugoniota. Przepływ w kanałach zbieżnych i zbieżno rozbieżnych. Dysza geometryczna (dysza Lavala), dysza termiczna i masowa. Przepływ gazu lepkiego (przepływ Rayleigh a). Prostopadła fala uderzeniowa. Pomiar prędkości w naddźwiękowym strumieniu gazu za pomocą rurki Pitota. Przepływ pary przez dyszę zbieżno rozbieżną ĆWICZENIA: Wyznaczanie sił oporu i unoszenia działających na opływany profil. Opadanie ciał w płynie, współczynnik siły oporu, prędkość graniczna opadania. Wyznaczanie mocy siłowni wiatrowych. Prędkość dźwięku, stożek Macha. Wyznaczanie parametrów spiętrzenia i krytycznych w obszarze strumienia gazu. Wypływ gazu przez dyszę o zmiennym przekroju. Obliczanie wymiarów dyszy. Wyznaczanie prędkości w naddźwiękowym strumieniu gazu za pomocą rurki Prandtla. Prof. dr hab. inż. Kazimierz Rup 23

24 Multimedia w energetyce III W1; 2 pkt. WYKŁADY: Technika multimedialna pojęcia podstawowe i jej zadania w energetyce. Obiegi termodynamiczne w siłowniach cieplnych i osiągane parametry. Profilaktyka i diagnostyka techniczna maszyn i urządzeń energetycznych. Systemy wizualizacji, nadzoru, monitorowania i sterowania (SCADA) w technice. Funkcje systemów SCADA i ich struktura sprzętowa, struktura oprogramowania, platforma systemowa, komunikacja i zabezpieczenia. Ekran aplikacji wizualizacyjnej. Systemy multimedialne SCADA w energetyce zawodowej, przemysłowej i grzewczej. Komputerowe systemy nadzoru pracy kotłów i turbozespołów, system ciągłej obserwacji stopnia zużycia trwałości materiału elementów ciśnieniowych, zintegrowany system kontroli jakości wody w elektrowni, cyfrowy system sterowania i wizualizacji parametrów procesu odsiarczania spalin, komputerowa sieć kontroli emisji zanieczyszczeń w elektrowni. Dr hab. inż. Stanisław Łopata, prof. PK KIERUNEK: Monitorowanie maszyn i urządzeń energetycznych III L1; 2 pkt. LABORATORIUM: Systemy monitorowania pracy dużych bloków energetycznych. Przykłady zastosowań w dużych i mniejszych elektrowniach i elektrociepłowniach. Blok ograniczeń termicznych energetycznych kotłów parowych monitorowanie pracy kryterialnych elementów kotła i elementów rurociągów. Układ do monitorowania pracy modelu walczaka kotła energetycznego pomiar temperatury i naprężeń. Systemy monitorowania i sterowania w Elektrowni SKAWINA S.A. Systemy monitorowania i sterowania w Elektrociepłowni Kraków S.A Dr hab. inż. Bohdan Węglowski, prof. PK Instytut Aparatury Przemysłowej i Energetyki (m-5) 24

25 Automatyka w energetyce III W1, Ć1; 2 pkt. WYKŁADY: Podstawowe pojęcia automatyki. Rodzaje układów automatyki. Własności statyczne i dynamiczne podstawowych elementów liniowych i nieliniowych. Transformaty Fouriera, Laplace a i Z. Modele sygnałów i ich charakterystyki. Modelowanie układów w przestrzeni stanów. Schematy blokowe zasada budowy, przekształcenia schematów blokowych, wyznaczanie transmitancji układów, sprzężenia zwrotne. Charakterystyki typowych obiektów regulacji i regulatorów. Stabilność układów liniowych i nieliniowych. Sterowanie i regulacja. Układy o działaniu przerywnym (dyskretnym). Cyfrowe układy automatyki oraz ich schematy. ĆWICZENIA: Pomiar temperatury z wykorzystaniem przetworników AC. Pomiar ciśnienia z wykorzystaniem przetworników AC. Przetworniki służące do pomiaru gęstości strumienia gazu. Regulacja temperatury z zastosowaniem prostych regulatorów do regulacji stałowartościowej. Pogodowy regulator temperatury centralnego ogrzewania. Układy automatyki przemysłowej układ sterowania wtryskiwaczami. Dr hab. inż. Bohdan Węglowski, prof. PK 25