Urzą dzenia Chł odnicze. i Klimatyzacyjne

Transkrypt

1 Specjalność Urzą dzenia Chł odnicze i Klimatyzacyjne (PLAN STUDIÓW)

2 Lp. Wydział Mechaniczny MECHANIKA I BUDOWA MASZYN S e m e s t r y Studia dzienne magisterskie Specjalność: Urzadzenia Chłodnicze i Klimatyzacyjne VII VIII IX X w c l p s w c l p s w c l p s w c l p s PRZEDMIOTY OBOWIĄZKOWE 525 ChK-1 Wymiana ciepła i masy E ChK-2 Podstawy chłodnictwa E ChK-3 Projektowanie wymienników ciepła ChK-4 Podstawy klimatyzacji E ChK-5 Chłodnicze maszyny robocze E ChK-6 Projektowanie i eksploatacja systemów chłodniczych 90 3 E 2 1 ChK-7 Aparatura i instalacje klimatyzacyjne ChK-8 Systemy klimatyzacyjne E ChK-9 Regulacja urządzeń chłodn. i klimatyzacyjnych E ChK-10 Pompy ciepła PRZEDMIOTY WYBIERALNE 1) CW-1 Niekonwencjonalne źródła energii 15/30 CW-2 Fizyka niskich temperatur 15 CW-3 Regeneracyjne wymienniki ciepła 15 CW-4 Wybrane zagadnienia z techniki cieplnej 15/30 CX-1 Praktyki 3 tygodnie 2 tygodnie CX-2 Praca przejściowa II 2) 45 3 CX-3 Seminarium dyplomowe 30 2 Razem godzin tygodniowo RAZEM Egzaminy ) Przedmioty wybiera grupa studencka uzgadniając wymiar zajęć. 2) Za pracę przejściową I prowadzoną w semestrze VII (ujętą w planie podstawowym studiów) odpowiada kierownik specjalności.

3 Semestr, wymiar godz. (W, C, L), pkt.: Wymiana ciepła i masy ChK-1 VII W E 2, C2, L2 (5 pkt.) Semestr VII WYKŁADY: Rodzaje wymiany ciepła. Ustalone przewodzenie ciepła w ciałach stałych. Przenikanie ciepła: przegroda płaska i cylindryczna. Krytyczna grubość izolacji. Przepływ ciepła w prętach: pręt nieskończenie długi, pręt skończony, płyty grzejne. Przenikanie ciepła przez przegrody ożebrowane: żebra proste, żebra osadzane na rurze. Wnikanie ciepła przy konwekcji swobodnej: układ nieograniczony (powierzchnia płaska, pęki rur), układ zamknięty (szczelina pionowa i pozioma). Wnikanie ciepła przy wymuszonym opływie ciał: powierzchnia płaska, pęki rur. Wnikanie ciepła przy przepływie wymuszonym przez kanały. Wnikanie ciepła przy skraplaniu pary: skraplanie błonkowe na powierzchni pionowej, na rurach poziomych, wewnątrz rur poziomych. Obliczenia cieplne skraplaczy chłodniczych. Wnikanie ciepła przy wrzeniu cieczy: rodzaje i kryzysy wrzenia, wrzenie w dużej objętości, wrzenie w przepływie. Obliczenia cieplne parowaczy chłodniczych. Promieniowanie ciepła: podstawowe pojęcia i określenia. Wymiana ciepła przez promieniowanie. Równanie przewodnictwa ciepła. Równanie wymiany ciepła. Teoria podobieństwa: liczby podobieństwa mechanicznego i cieplnego. Wymienniki ciepła: podział wymienników ciepła, wymienniki współ-, przeciw- i krzyżowoprądowe. Sprawność termodynamiczna wymiennika. Średnia różnica temperatur czynników. Wzory Hudlera na końcową różnicę temperatur. Nieustalone przewodzenie ciepła: płyta nieskończona, ciało nieskończone i półnieskończone. Wymiana masy: wymiana masy przez dyfuzję, wymiana masy przez konwekcję. Jednoczesna wymiana ciepła i masy: chłodzenie powietrza wilgotnego, chłodzenie wyparne. Metody numeryczne stosowane w rozwiązywaniu zagadnień wymiany ciepła dwuwymiarowe pole temperatury, rozwiązywanie równań ruchu i przewodnictwa ciepła. ĆWICZENIA: Przenikanie ciepła przez przegrodę płaską i cylindryczną. Przenikanie ciepła przez przegrody ożebrowane: żebra proste, żebra i lamele osadzane na rurze. Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła przy konwekcji swobodnej i przy wymuszonym opływie ciał. Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła przy przepływie wymuszonym przez kanały. Przykłady wymiany ciepła przez promieniowanie dla układów zamkniętych i otwartych. Obliczenia cieplne rekuperatorów. Obliczenia cieplne oziębiaczy powietrza. Obliczenia cieplne skraplaczy i parowaczy chłodniczych. Obliczenia cieplne wymienników chłodzonych wyparnie. Wybrane przykłady obliczeniowe dwuwymiarowego, ustalonego przewodzenia ciepła. Nieustalone przewodzenie ciepła wyznaczanie rozkładu temperatury i ilości ciepła wymienianego przez ciało o małych i dużych oporach przewodzenia. LABORATORIUM: Konwekcja swobodna i wymuszona w układzie gaz płyta pozioma i pionowa. Badania cieplne ożebrowanych oziębiaczy powietrza. Procesy wymiany ciepła w gładkorurowych chłodnicach cieczy. Badania procesu skraplania w skraplaczach płytowych chłodzonych wodą. Wymiana masy w wymiennikach wyparnych. Wyznaczanie oporów przepływu przy opływie pęku rur ożebrowanych. Wizualizacja procesu zraszania rur poziomych wodą. Badania wpływu czynnika chłodzącego (glikol, lód binarny) na wydajność cieplną oziębiaczy powietrza. Podstawy chłodnictwa ChK-2 VIII W E 2, C2 (6 pkt.) WYKŁADY: Zastosowanie urządzeń ziębniczych: przegląd zastosowań. Metody uzyskiwania niskich temperatur: topnienie, wrzenie, parowanie, tworzenie się roztworów, rozprężanie, dławienie i desorpcja gazu. Efekt wirowy, termoelektryczny i magnetokaloryczny. Porównawcze ziębnicze obiegi gazowe: Carnota, Lorenza, Joule a, Ackerta i Kellera. Przemiany termodynamiczne gazów w obszarze pary mokrej i przegrzanej na wykresach T-s oraz lgp-i. Parowe obiegi porównawcze: obieg Carnota i Lindego. Czynniki ziębnicze. Związki nieorganiczne, organiczne, czynniki chlorowcopochodne, jednorodne. Mieszaniny azeotropowe, zeotropowe i bliskoazeotropowe. Właściwości czynników, zakres zastosowań. Chłodziwa ciekłe i gazowe właściwości, zakres zastosowań. Sprężarkowe obiegi jednostopniowe: obieg suchy, z przegrzaniem, z dochłodzeniem i z regeneracją. Rzeczywisty obieg jednostopniowy. Obiegi na czynnikach zeotropowych. Działanie podstawowych elementów obiegu, ustalanie się ciśnień i temperatur. Współdziałanie sprężarki z obiegiem ziębniczym. Sprężarkowe obiegi wielostopniowe i

4 kaskadowe. Podstawy działania urządzeń absorpcyjnych. Sprężarka termiczna. Wykres i-. Absorpcyjne obiegi chłodnicze: prosty, z wymiennikiem ciepła roztworów i ze zwrotną wymianą ciepła. ĆWICZENIA: Przemiany termodynamiczne gazów w obszarze pary mokrej i przegrzanej: wrzenie, skraplanie, sprężanie, dławienie. Posługiwanie się wykresami i tabelami. Sprężarkowe obiegi jednostopniowe projektowanie obiegów. Sprężarkowe obiegi wielostopniowe projektowanie obiegów. Sprężarkowe obiegi kaskadowe projektowanie obiegów. Obiegi absorpcyjne projektowanie obiegów. Semestr, wymiar godz. (W, P), pkt.: Projektowanie wymienników ciepła ChK-3 VIII W1, P1 (3 pkt.) WYKŁADY: Analiza rozwiązań konstrukcyjnych stosowanych w budowie wymienników ciepła. Metody obliczeń cieplnych wymienników w stanie ustalonym: metoda NTU, metoda bilansowa, metoda transformacji. Obliczenia projektowe wymienników gładkorurowych i ożebrowanych z przepływem jednofazowym czynników (chłodnice, nagrzewnice cieczy i gazów). Obliczenia projektowe wymienników gładkorurowych i ożebrowanych z przepływem dwufazowym czynników (oziębiacze powietrza i cieczy, skraplacze chłodzone powietrzem i wodą). Obliczenia projektowe wymienników płytowych (skraplaczy, parowaczy, wymienników służących do odzysku ciepła). Obliczenia projektowe wymienników chłodzonych wyparnie (chłodnice cieczy, skraplacze). Nietypowe wymienniki ciepła (wymienniki panelowe, kolektory gruntowe ogrzewanie i chłodzenie w stanie nieustalonym). Obliczenia przepływowe czynników jedno- i dwufazowych. Problemy konstrukcyjne związane z projektowaniem wymienników (materiały konstrukcyjne, zabezpieczenie antykorozyjne, kompensacja wydłużeń, zasady konstruowania aparatury itp.). PROJEKTOWANIE: Projekt freonowego i solankowego oziębiacza powietrza obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt oziębiacza cieczy (parowacza) obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt skraplacza chłodzonego powietrzem obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt skraplacza chłodzonego wodą obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt skraplacza chłodzonego wyparnie obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt wyparnej chłodnicy cieczy obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt płytowego wymiennika ciepła służącego do odzysku ciepła obliczenia cieplne i przepływowe. Projekt gruntowego wymiennika ciepła. Projekt panelowego wymiennika ciepła (płyta lodowiska). Dr hab. inż. Piotr Cyklis, prof. PK Podstawy klimatyzacji ChK-4 VIII W2, C1 (5 pkt.) WYKŁADY: Klimatyzacja komfortu, klimatyzacja przemysłowa, cel stosowania, definicje. Powietrze wilgotne: skład chemiczny, powietrze jako mieszanina gazów doskonałych, przemiany fazowe. Powietrze wilgotne: własności fizyczne i termodynamiczne. Parametry psychrometryczne pomiary. Parametry psychrometryczne obliczanie analityczne. Wykres i-x dla powietrza wilgotnego. Komfort cieplny, parametry powietrza w pomieszczeniu. Parametry obliczeniowe dla powietrza zewnętrznego. Wentylacja pomieszczeń. Zapotrzebowanie na świeże powietrze. Ilość powietrza dostarczanego, ruch powietrza w pomieszczeniu. Parametry powietrza na wlocie do pomieszczenia, źródła obciążenia cieplnego. Procesy uzdatniania powietrza: mieszanie, ogrzewanie, chłodzenie, osuszanie, nawilżanie. Procesy w kontakcie z wodą. Projektowanie procesu uzdatniania powietrza na wykresie i-x. Regulacja parametrów powietrza w pomieszczeniu.

5 ĆWICZENIA: Obliczanie parametrów psychrometrycznych powietrza wilgotnego. Obliczanie zmiany parametrów powietrza w procesach jednostkowych. Mieszanie strumieni powietrza obliczenia analityczne. Posługiwanie się wykresem Molliera parametry powietrza na wykresie. Procesy zmiany parametrów powietrza na wykresie Molliera. Obliczanie zmiany parametrów powietrza w rzeczywistych komorach zraszania. Dr hab. inż. Piotr Cyklis, prof. PK Chłodnicze maszyny robocze ChK-5 IX W E 2, C1 (4 pkt.) WYKŁADY: Pompy, wentylatory i sprężarki w urządzeniach ziębniczych i klimatyzacyjnych. Pompy budowa, działanie i sterowanie ich pracą. Charakterystyki pomp, współdziałanie z siecią. Wentylatory budowa, działanie i sterowanie ich pracą. Charakterystyki wentylatorów i ich współpraca z kanałami i wymiennikami ciepła. Sprężarka jako element napędowy obiegu ziębniczego. Teoria sprężarek wyporowych. Ogólny model symulacyjny sprężarki wyporowej. Typy sprężarek wyporowych, przegląd konstrukcji, termodynamika ich działania. Wpływ elementów konstrukcyjnych sprężarki tłokowej na jej stopień dostarczania i sprawność. Węzły konstrukcyjne sprężarki tłokowej. Regulacja wydajności sprężarek tłokowych. Sprężarki przepływowe. Eksploatacja sprężarek ziębniczych. ĆWICZENIA: Dobór wentylatora do wymiennika ciepła, kanału i sieci. Dobór pompy do przetłaczania wody, solanki i czynnika ziębniczego. Obliczenie stopnia dostarczania sprężarki. Dobór sprężarki do urządzenia ziębniczego. Dobór silnika do sprężarki, pompy i wentylatora. Dr hab. inż. Piotr Cyklis, prof. PK Semestr, wymiar godz. (W, L, P), pkt.: Projektowanie i eksploatacja systemów chłodniczych ChK-6 VIII W E 3 (5 pkt.); IX L2, P1 (4 pkt.) WYKŁADY: Aparaty sprężarkowych i absorpcyjnych urządzeń ziębniczych. Wpływ czynników ziębniczych na atmosferę ziemską. Czynniki alternatywne dla dotychczas stosowanych. Wymiana czynnika ziębniczego w instalacji. Oleje stosowane w urządzeniach ziębniczych rodzaje i właściwości. Rola oleju w instalacji. Rurociągi i armatura urządzeń ziębniczych. Urządzenia regulacyjne i zabezpieczające. Budowa komór chłodniczych. Obliczanie izolacji zimno- i parochronnej. Komory chłodnicze z modyfikowaną atmosferą. Bilansowanie cieplne komór chłodniczych o różnym przeznaczeniu. Bilans cieplny sztucznego lodowiska. Projektowanie systemów chłodniczych do oziębiania bezpośredniego w układzie z termostatycznym zaworem rozprężnym i w układzie pompowym. Projektowanie systemów chłodniczych do oziębiania pośredniego. Metody chłodzenia i zamrażania żywności. Urządzenia do chłodzenia i zamrażania owiewowego, fluidyzacyjnego, immersyjnego i kontaktowego. Małe agregaty ziębnicze dla komór chłodniczych. Chłodziarki domowe. Transport chłodniczy. Akumulacja zimna, lód wodny i suchy. Regulacja urządzeń sprężarkowych i absorpcyjnych. LABORATORIUM: Metody badań sprężarkowych urządzeń ziębniczych. Metody pomiarów i określania wielkości charakterystycznych dla sprężarek ziębniczych. Wpływ konstrukcji wymiennika na warunki jego eksploatacji (porównanie gładkorurowych, ożebrowanych i płytowych wymienników ciepła). Badanie sprężarki ziębniczej. Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła komory chłodniczej. Analiza wpływu oddziaływania izolacji cieplnej na warunki eksploatacji urządzenia ziębniczego. Wyznaczanie

6 charakterystyki cieplnej oziębiacza powietrza metodą kalorymetru komorowego. Eksploatacja sprężarek ziębniczych (tłokowych, spiralnych) wyznaczanie stopnia dostarczania i stopnia zaolejenia czynnika ziębniczego. Analiza rozwiązań konstrukcyjnych i warunków eksploatacji tuneli zamrażalniczych zasilanych ciekłym azotem (labor. wyjazdowe). Zastosowanie techniki chłodniczej w spożywczych procesach technologicznych na przykładzie zakładów browarskich (labor. wyjazdowe). Systemy monitorowania urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych w supermarketach (labor. wyjazdowe). PROJEKTOWANIE: Dobór elementów automatyki do wielokomorowego systemu chłodniczego o różnych temperaturach odparowania czynnika ziębniczego. Projekt komór chłodniczych o różnym przeznaczeniu. Projekt sztucznego lodowiska otwartego lub krytego. Semestr, wymiar godz. (W, P), pkt.: Aparatura i instalacje klimatyzacyjne ChK-7 IX W2, P1 (3 pkt.) WYKŁADY: Konstrukcja, zasady doboru nagrzewnic powietrza. Konstrukcja, zasady doboru chłodnic powietrza. Parowacze ziębnicze w klimatyzacji. Komory zraszania. Urządzenia nawilżające wyparne, nawilżacze parowe. Urządzenia do osuszania powietrza. Filtry powietrza: rodzaje, charakterystyki, sposób doboru, zasady eksploatacji. Elementy instalacji powietrznych: przewody wentylacyjne, przepustnice. Klimakonwektory indukcyjne. Wentylokonwektory. Nawiewniki systemów nisko- i wysokoprędkościowych. Wybrane elementy instalacji wysokoprędkościowych. Wymienniki do odzysku ciepła w klimatyzacji. Urządzenia do procesowania mediów roboczych. Rozruch urządzeń klimatyzacyjnych. Konserwacja i nadzór nad systemem w trakcie eksploatacji. PROJEKTOWANIE: Projekt chłodnicy lub nagrzewnicy powietrza. Projekt systemu nawiewu powietrza w obiekcie wielopomieszczeniowym. Projekt klimakonwektora (indukcyjnego lub wentylatorowego). Dr hab. inż. Jolanta Stacharska-Targosz, prof. PK Systemy klimatyzacyjne ChK-8 IX W E 2, C1 (4 pkt.) WYKŁADY: Projektowanie procesów uzdatniania powietrza na wykresie i-x Molliera. Przepływ powietrza w przewodach wentylacyjnych. Systemy konwencjonalne, scentralizowane. Systemy o stałej ilości powietrza. Systemy o regulowanym przepływie powietrza. Systemy wysokoprędkościowe. Indukcyjne systemy klimatyzacyjne. Systemy z wentylokonwektorami. Układy trój- i czterorurowe. Klimatyzatory indywidualne. Klimatyzacja pomieszczeń biurowych i mieszkalnych. Klimatyzacja hoteli i restauracji. Klimatyzacja dużych pomieszczeń. Klimatyzacja pomieszczeń szpitalnych. Urządzenia klimatyzacyjne w transporcie. Systemy odzysku ciepła w klimatyzacji. Rotacyjne urządzenia regeneracyjne. Bilansowanie cieplne pomieszczeń klimatyzowanych. ĆWICZENIA: Systemy scentralizowane projektowanie na wykresie i-x, dobór urządzeń. Systemy z klimakonwektorami projektowanie na wykresie i-x, dobór urządzeń. Urządzenia z odzyskiem ciepła analizy porównawcze różnych rozwiązań. Dr inż. Marek Litwin

7 Semestr, wymiar godz. (W, L), pkt.: Regulacja urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych ChK-9 VIII W2 (2 pkt.); IX L E 1 (2 pkt.) WYKŁADY: Cele regulacji automatycznej w chłodnictwie i klimatyzacji. Regulatory : typy, działanie, zastosowania, wielkości charakterystyczne. Sposoby zasilania parowaczy. Cel oraz metody zabezpieczania pracy sprężarek. Sposoby automatycznej regulacji wydajności sprężarek. Sposoby regulacji temperatury w obiektach chłodzonych. Elektroniczne systemy sterowania pracą układów chłodniczych i klimatyzacyjnych. Sposoby odszraniania urządzeń chłodniczych. Regulacja układów z odzyskiem ciepła. Przykłady rozwiązań automatyki klimatyzacyjnej w warunkach letnich i zimowych. Przykłady rozwiązań automatyki chłodniczej w układach wieloparownikowych i wielosprężarkowych amoniakalnych i freonowych. Porównanie kosztów zdecentralizowanych, semiscentralizowanych i scentralizowanych układów automatycznej regulacji stosowanych w chłodnictwie i klimatyzacji. LABORATORIUM: Dobór i wyznaczanie charakterystyki termostatycznego zaworu rozprężnego. Odszranianie oziębiaczy powietrza metodą wyłączania sprężarki oraz gorącymi parami. Porównanie działania termostatycznego i ręcznego zaworu rozprężnego. Regulacja wydajności sprężarek ziębniczych, pomp i wentylatorów. Regulacja temperatury w obiektach chłodzonych na przykładzie komory chłodniczej. Dobór automatyki dla jednostopniowego urządzenia ziębniczego wraz z wyznaczeniem wartości współczynnika k zaworów (rozprężnego, elektromagnetycznego, wodnego, regulatorów temperatury i ciśnienia parowania). Regulacja temperatury skraplania w skraplaczach chłodzonych powietrzem i wodą. Dr inż. Beata Niezgoda-Żelasko Semestr, wymiar godz. (W, P), pkt.: Pompy ciepła ChK-10 IX W1, P1 (3 pkt.) WYKŁADY: Podział i zastosowanie pomp ciepła. Wybrane zagadnienia z termodynamiki. Sprężarkowe pompy ciepła. Sorpcyjne pompy ciepła. Strumienicowe pompy ciepła. Termoelektryczne pompy ciepła. Dolne (odnawialne i sztuczne) oraz górne źródła ciepła. Elementy sprężarkowych i sorpcyjnych pomp ciepła. Akumulacja ciepła. Systemy ogrzewania pomieszczeń. Przykłady zastosowań pomp ciepła. Porównanie kosztów wytwarzania ciepła za pomocą różnych urządzeń grzewczych. PROJEKTOWANIE: Analiza ekonomiczna stosowania pomp ciepła do celów grzewczych na tle innych systemów ogrzewania. Projekt sprężarkowej pompy ciepła typu woda powietrze. Projekt sprężarkowej pompy ciepła typu grunt woda. Projekt absorpcyjnej pompy ciepła. Obliczenia cieplne płaskiego kolektora słonecznego.