Rok akademicki: 2012/2013 Kod: STC s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Maszyny przepływowe Rok akademicki: 2012/2013 Kod: STC s Punkty ECTS: 3 Wydział: Energetyki i Paliw Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 5 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. nadzw. dr hab. inż. Górski Jan (jagorski@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. nadzw. dr hab. inż. Górski Jan (jagorski@agh.edu.pl) mgr inż. Siwek Tomasz (siwek@agh.edu.pl) mgr inż. Kalawa Wojciech (kalawa@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student potrafi zastosować właściwe metody termodynamiki technicznej i mechaniki płynów do analizy procesów w elementach maszyn przepływowych TC1A_W03, TC1A_W07 Aktywność na zajęciach, Kolokwium M_W002 Student dysponuje wiedzą w zakresie podstaw działania maszyn i urządzeń przepływowych, a w szczególności ma ugruntowaną wiedzę dotyczącą ich eksploatacji TC1A_W04, TC1A_W06 Aktywność na zajęciach, Kolokwium Umiejętności M_U001 Student potrafi: - przeprowadzić pomiary wydajności i charakterystyk typowych maszyn, a w szczególności pomp, wentylatorów i sprężarek, - określić istotne wskaźniki efektywności energetycznej maszyn przepływowych TC1A_U10, TC1A_U22, TC1A_U27 Aktywność na zajęciach M_U002 Student potrafi praktycznie posługiwać się bazami danych, katalogami i specjalistycznym oprogramowaniem do doboru maszyn dla danej technologii TC1A_U07, TC1A_U24 Aktywność na zajęciach, Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń 1 / 6

2 Kompetencje społeczne M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy techniczne TC1A_K04 Zaangażowanie w pracę zespołu M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty. TC1A_K04, TC1A_K06 Zaangażowanie w pracę zespołu Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 M_U002 Student potrafi zastosować właściwe metody termodynamiki technicznej i mechaniki płynów do analizy procesów w elementach maszyn przepływowych Student dysponuje wiedzą w zakresie podstaw działania maszyn i urządzeń przepływowych, a w szczególności ma ugruntowaną wiedzę dotyczącą ich eksploatacji Student potrafi: - przeprowadzić pomiary wydajności i charakterystyk typowych maszyn, a w szczególności pomp, wentylatorów i sprężarek, - określić istotne wskaźniki efektywności energetycznej maszyn przepływowych Student potrafi praktycznie posługiwać się bazami danych, katalogami i specjalistycznym oprogramowaniem do doboru maszyn dla danej technologii Kompetencje społeczne M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy techniczne / 6

3 M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład 1. Klasyfikacja i zastosowania maszyn płynowych. Podstawowe prawa zachowania. 2. Parametry statyczne i spiętrzenia. Sprawność izentropowa i politropowa. 3. Przepływ przez dyfuzor i konfuzor oraz palisadę łopatkową. 4. Równanie Eulera dla maszyn przepływowych postaci i zastosowania. 5. Wskaźniki i kryteria podobieństwa maszyn przepływowych. 6. Pompy wirowe budowa i działanie. Charakterystyka pompy. Straty. 7. Współpraca pompy z przewodem. Wysokość podnoszenia i ssania. Kawitacja. 8. Współpraca szeregowa i równoległa pomp. Regulacja pomp. 9. Wentylatory osiowe i promieniowe budowa, działanie i charakterystyki użytkowe. 10. Sprężarki osiowe i promieniowe budowa, działanie i zastosowania. 11. Charakterystyka sprężarki pompaż i oderwanie. Regulacja sprężarek. 12. Turbin osiowe i promieniowe zasada pracy, reakcyjność stopnia, zastosowania. 13. Maszyny wyporowe pompy i sprężarki tłokowe. Sprężarki typu scroll. 14. Strumienice i rurki wirowe działanie i zastosowania. 15. Nowoczesne techniki w projektowaniu (CFD) oraz sterowaniu maszyn. Ćwiczenia audytoryjne 1. Zadania tekstowe oraz obliczania prostych przypadków dotyczących określania podstawowych wskaźników pracy oraz doboru maszyn przepływowych z wykorzystaniem danych katalogowych, elementarnych zasad ich projektowania oraz dostępnych narzędzi obliczeniowych (e), obejmujące w szczególności: a. Obliczanie zmian parametrów w ustalonym 1D przepływie ściśliwym i nieściśliwym (2 h) - student potrafi zapisać równania zachowania w 1D przepływie przez kanał zbieżny i rozbieżny oraz objaśnić zmiany charakterystycznych parametrów czynnika oraz wskaźniki charakteryzujące proces konwersji energii (sprawność, przyrost ciśnienia i prędkości) - student potrafi zinterpretować sprawność izentropową i politropową procesu kompresji i ekspansji gazu b. Wykorzystanie równania Eulera do określania kinematyki przepływu przez palisadę łopatkową wirnika idealnej maszyny promieniowej i osiowej (2h) - student potrafi przedstawić trójkąty prędkości w wirniku maszyny dla przyjętej konfiguracji układu z uwzględnieniem specyfiki jej konstrukcji i przeznaczenia, - student potrafi zinterpretować zasadnicze postaci oraz sens fizyczny poszczególnych członów występujących w równaniu Eulera c. Określanie zmian parametrów użytkowych maszyny z wykorzystaniem zasad podobieństwa (1.5h) - student potrafi wyznaczyć wpływ zmian prędkości obrotowej na podstawowe wskaźniki eksploatacyjne maszyny jak spręż lub wysokość podnoszenia, wydajność 3 / 6

4 oraz jej moc, - student umie określić sprawności izentropowej i politropowej maszyny oraz objaśnić ich związek ze stratami d. Dobór i określanie podstawowych parametrów pracy pompy wirowej (2h) - student potrafi objaśnić działanie pompy, określić jej główne parametry konstrukcyjne oraz warunki współpracy z siecią - student potrafi korzystać z baz danych i katalogów służących do doboru pomp z uwzględnieniem ograniczeń związanych z jej charakterystyką eksploatacyjną i kawitacją e. Analiza obliczeniowa warunków regulacji wydajność i współpracy pomp (1.5h) - student potrafi dobrać wymaganą konfigurację układu szeregowego lub równoległego połączenia pomp dla określonych potrzeb i przeznaczenia instalacji - student potrafi wykorzystać odpowiednie bazy danych oraz dane katalogowe w celu doboru optymalnego układu pompowego f. Określanie warunków pracy i dobór wentylatora osiowego lub promieniowego (2h) - student potrafi wykonać wstępne obliczenia wartości sprężu wentylatora oraz dokonać doboru urządzenia dla określonych warunków pracy (rodzaj gazu, wentylator wywiewny/nawiewny, itp.) - student umie wyjaśnić różnice pomiędzy wentylatorem osiowym a promieniowym z uwzględnieniem specyfiki ich charakterystyk oraz parametrów użytkowych g. Sprężarki gazowe konstrukcja i przykładowe zastosowania (2h) - student potrafi poprawnie objaśnić zasadę działania sprężarki tłokowej, typu scroll, określić jej wydajność oraz podać ich zastosowania - student potrafi objaśnić zasadę działania oraz różnice pomiędzy sprężarką osiową i odśrodkową, obliczyć kinematykę prędkości i przyrost ciśnienia w stopniu, a także przedstawić charakterystykę eksploatacyjną sprężarki h. Turbiny osiowe i promieniowe, ich działanie oraz podstawowe parametry (2h) - student potrafi poprawnie zinterpretować zasadę działania stopnia akcyjnego i reakcyjnego turbiny - student potrafi objaśnić specyfikę konstrukcji turbiny parowej, gazowej i wodnej. Ćwiczenia laboratoryjne 1. Badanie sprężarki tłokowej - student powinien znać budowę oraz podać istotne parametry konstrukcyjne sprężarki tłokowej - student powinien określić wydajność sprężarki w warunkach pomiaru oraz referencyjnych - student powinien zinterpretować wykres indykatorowy sprężarki oraz wskazać źródła i rodzaje strat 2. Badanie pompy wirowej - student powinien znać budowę oraz działanie pompy wirowej oraz podać jej istotne parametry konstrukcyjne - student powinien umieć przeprowadzić cykl pomiarów niezbędnych do wyznaczenia charakterystyki pompy - student powinien określić dopuszczalne warunki pracy ze względu na współpracę z 4 / 6

5 instalacją oraz kawitację 3. Charakterystyki przepływowe wentylatora promieniowego - student powinien znać budowę, działanie oraz zasady pomiaru wydajności i sprężu wentylatora promieniowego - student powinien umieć przeprowadzić cykl pomiarów w celu wyznaczenia charakterystyki wentylatora - student powinien właściwie zinterpretować charakterystykę wentylatora, funkcje dyfuzora i straty 4. Badanie wentylatora osiowego - student powinien znać budowę, działanie oraz zasady pomiaru wydajności i sprężu wentylatora osiowego - student powinien umieć przeprowadzić cykl pomiarów w celu wyznaczenia charakterystyki wentylatora - student powinien poprawnie objaśnić typową charakterystykę wentylatora osiowego, w tym efekty niestacjonarne. Sposób obliczania oceny końcowej Oceny z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych (L) oraz wykładów (W) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen: OK = w [0,5 C + 0,5 L] + 0,1 W w = 1 dla I terminu, w = 0,9 dla II terminu, w = 0,8 dla III terminu; 0 W 5. Wymagania wstępne i dodatkowe Wymagana znajomość podstaw mechaniki płynów i termodynamiki technicznej. Podstawowa znajomość technik pomiarowych oraz umiejętność korzystania z komputerowych baz danych. Zaliczenie 2 kolokwiów z ćwiczeń. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Gnutek Z., Kordylewski W.: Maszynoznawstwo energetyczne, Oficyna Wyd. Pol. Wrocławskiej, Stępniewski M.: Pompy. Warszawa, WNT, Fortuna S.: Badania sprężarek i wentylatorów. Kraków, WND AGH, Biały W.: Maszynoznawstwo. (Rozdz. 3 i 4). WNT, Warszawa, Jankowski F., i in.: Pompy i wentylatory w inżynierii sanitarnej. Arkady, Warszawa, Chmielniak T.: Maszyny Przepływowe. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Programy komputerowe doboru pomp: WILO SELECT, FLYPS 3.1, WINDCAPS 7.9, LFP 4.0. (online). 8. Dixon S.L.: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. (5th Ed). Elsevier, Amsterdam, Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak 5 / 6

6 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 15 godz 30 godz 15 godz 15 godz 75 godz 3 ECTS 6 / 6