Nazwa modułu: Termodynamika techniczna Rok akademicki: 2016/2017 Kod: CTC-1-603-s Punkty ECTS: 4 Wydział: Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 6 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Szczerba Jacek (jszczerb@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr hab. inż. Stoch Paweł (pstoch@agh.edu.pl) dr inż. Kyzioł Karol (kyziol@agh.edu.pl) dr inż. Kluska Stanisława (kluska@agh.edu.pl) dr hab. inż. Szczerba Jacek (jszczerb@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 ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu chemii, obejmującą chemię nieorganiczną, organiczną, fizyczną i analityczną niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk chemicznych, procesów w technologiach chemicznych oraz wykonywania analiz chemicznych. TC1A_W01 M_W002 ma wiedzę w zakresie matematyki obejmującą algebrę i analizę matematyczną, w tym metody matematyczne, niezbędne do opisu procesów chemicznych i wykonywania obliczeń chemicznych TC1A_W02 Umiejętności M_U002 rozróżnia typy reakcji chemicznych i posiada umiejętności ich doboru do realizowanych procesów chemicznych TC1A_U02 M_U005 potrafi posługiwać się wiedzą chemiczną dla opracowania, realizacji i kontroli procesów technologicznych TC1A_U05 Kompetencje społeczne 1 / 6
M_K002 ma świadomość ważności i zrozumienia pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej w technologii chemicznej, w tym jej wpływu na środowisko i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje TC1A_K02 M_K006 ma świadomość odpowiedzialności za zespołowo realizowane zadania TC1A_K06 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_U002 M_U005 ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu chemii, obejmującą chemię nieorganiczną, organiczną, fizyczną i analityczną niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk chemicznych, procesów w technologiach chemicznych oraz wykonywania analiz chemicznych. ma wiedzę w zakresie matematyki obejmującą algebrę i analizę matematyczną, w tym metody matematyczne, niezbędne do opisu procesów chemicznych i wykonywania obliczeń chemicznych rozróżnia typy reakcji chemicznych i posiada umiejętności ich doboru do realizowanych procesów chemicznych potrafi posługiwać się wiedzą chemiczną dla opracowania, realizacji i kontroli procesów technologicznych + - - + - + - - - - - + - - + - + - - - - - Kompetencje społeczne 2 / 6
M_K002 M_K006 ma świadomość ważności i zrozumienia pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej w technologii chemicznej, w tym jej wpływu na środowisko i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje ma świadomość odpowiedzialności za zespołowo realizowane zadania Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład 1. Wiadomości wstępne. Podstawowe pojęcia: termodynamika, warunki procesu, klasyfikacja termodynamiki, układ termodynamiczny, parametry stanu, przemiana termodynamiczna, równowaga termodynamiczna, proces odwracalny, proces nieodwracalny, zerowa zasada termodynamiki. Jednostki podstawowe i uzupełniające układu SI. 2. Zasady termodynamiki. Energia wewnętrzna, entalpia, sposoby przekazywania energii, praca mechaniczna, ciepło, I, II i III zasada termodynamiki. 3. Prawa gazowe. Gazy doskonałe i gazy rzeczywiste; prawa gazowe; termiczne równanie stanu gazów ciśnienie, temperatura, równanie Clapeyrona, prawo Avogadro; ciepło właściwe gazów. Termiczne równanie stanu gazu wilgotnego; entalpia i energia wewnętrzna gazu wilgotnego; wykres i-x powietrza wilgotnego; izobaryczne przemiany powietrza wilgotnego. 4. Wymiana ciepła. Sposoby wymiany ciepła: przewodzenie ciepła ( przegroda płaska, cylindryczna, współczynnik przewodzenia ciepła ), konwekcja ( swobodna, wymuszona, współczynnik konwekcyjnej wymiany ciepła, liczby Nusselta, Grashofa, Prandtla ), promieniowanie ( prawa promieniowania cieplnego, promieniowanie ciał stałych, zastępcza zdolność emisji ). 5. Spalanie. Źródła energii, rodzaje energii. Podstawowe pojęcia: paliwo, spalanie ( zupełne, całkowite, ciepło spalania, wartość opałowa), płomień i jego rodzaje. Spalanie dyfuzyjne. Analiza chemiczna paliw. Strumień cieplny. Bilans: substancji, energii, entalpii. Temperatura spalania i inicjowanie płomienia. Stechiometryczne spalanie paliw stałych, ciekłych i gazowych. Tlen teoretyczny. Powietrze całkowite, a stosunek nadmiaru powietrza. 6. Operacje cieplne. Suszenie. Zakresy temperaturowe operacji obróbki cieplnej w ceramice. Urządzenia cieplne w ceramice. Operacje suszenia. Rodzaje mediów suszących. Parametry materiału suszonego. Wykres Moliera-Ramzina. Parametry medium suszącego. Systemy suszenia. 3 / 6
7. Suszarnie. Kryteria klasyfikacyjne suszarni. Rodzaje suszarń dla surowców ( obrotowe, podrzutowe, rozpyłowe, pneumatyczne ). Parametry suszenia surowców. Fluidyzacja. Suszarnia fluidalna, wieżowa, fontannowa. Instalacje susząco mielące surowców. Suszarnie naturalne i półsztuczne. Suszarnie sztuczne ( o pracy okresowej i ciągłej ). Suszarnie konwekcyjne, cyrkulacyjne, komorowe, tunelowe, konwejerowe. Proces autoklawizacji. Rodzaje autoklawów. 8. Piece. Instalacja piecowa. Źródła ciepła w piecach. Aparatura kontrolno pomiarowa. Warunki wypalania. Kryteria klasyfikacyjne pieców. Typy pieców. Urządzenia prażalnicze. 9. Obliczanie bilansu energetycznego budynków. Obliczanie rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i wentylacji budynku metoda sezonowa. Ćwiczenia projektowe wyłożeń ogniotrwałych pieców. Bilansu cieplny i materiałowy pieców, projektowanie izolacji termicznej. Obliczanie bilansu energetycznego budynków. Obliczanie rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i wentylacji budynku metoda sezonowa. seminaryjne 1. Wprowadzenie do zajęć. Zasady organizacji przedmiotu. Termodynamika klasyczna, termodynamika techniczna i termodynamika statystyczna w opisie zjawisk; podstawowe prawa, stosowane jednostki, omówienie warunków prowadzonych procesów. 2. Zasady termodynamiki. Rozwiązywanie zadań wraz z dyskusją w zakresie stosowania zasad termodynamiki, obliczenia zmian podstawowych funkcji stanu dla przemian termodynamicznych oraz intensywnych i ekstensywnych parametrów stanu układu. 3. Przepływy. Rozwiązywanie zadań wraz z dyskusją w zakresie przepływu medium (gaz, ciecz). Obliczenia parametrów i wielkości termodynamicznych dla różnych przemian gazu doskonałego oraz gazów rzeczywistych. 4. Przemiany termodynamiczne. Rodzaje pracy w termodynamice technicznej, charakterystyka poszczególnych przemian termodynamicznych, procesy samorzutne i niesamorzutne. 5. Kolokwium. Kolokwium nr 1. 6. Spalanie paliw gazowych - zadania. Spalania paliw gazowych rozwiązywanie zadań. Obliczenia minimalnego (rzeczywistego) zapotrzebowania tlenu i powietrza do spalania. Spalanie zupełne, niezupełne, całkowite i niecałkowite. 7. Spalanie paliw gazowych. Spalania paliw gazowych rozwiązywanie zadań. Obliczenia składu i udziału spalin suchych i wilgotnych. 4 / 6
8. Spalania paliw ciekłych i gazowych. Spalania paliw ciekłych i gazowych rozwiązywanie zadań. 9. Spalanie paliwa gazowych, ciekłych i stałych. Kolokwium nr 2 spalanie paliwa gazowych, ciekłych i stałych. 10. Przepływ czynnika ściśliwego. Przepływ czynnika ściśliwego rozwiązywanie zadań. 11 i 12. Gazy wilgotne w termodynamice. Pojęcie gazu wilgotnego w termodynamice (wilgotność względna, wilgotność bezwzględna, zawilżenie parą), termiczne równanie stanu gazu wilgotnego, entalpia i energia wewnętrzna gazu wilgotnego, wykres i-d(x). izobaryczne przemiany powietrza wilgotnego, mieszanie strug powietrza praca na wykresie i-d. 13. Bilans cieplny suszarni teoretycznej. Bilans cieplny suszarni teoretycznej zadania. 14. Bilans cieplny suszarni rzeczywistej. Bilans cieplny suszarni rzeczywistej zadania. 15. Kolokwium. Kolokwium nr 3 proces suszenia. Sposób obliczania oceny końcowej Ok = 0,4e + 0,3p + 0,3s (gdzie Ok ocena końcowa, e ocena z egzaminu, p ocena z projektu, s ocena z seminarium). Wymagania wstępne i dodatkowe Student zna zagadnienia w zakresie chemii ogólnej i fizycznej, fizyki, matematyki. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.J. Szargut, Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2005. 2.J. Szargut, A. Guzik, H. Górniak, Zadania z termodynamiki technicznej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008. 3.K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. 1 Podstawy fenomenologiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009. 4.P. W. Atkins, Chemia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007. 5.P. W. Atkins, Chemia fizyczna: zbiór zadań z rozwiązaniami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007. 6.J. Szarawara, Termodynamika chemiczna stosowana, WNT, Warszawa 2007. 7.R. Hołyst, A. Poniewierski, A. Ciach, Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów, wyd. UKSW 2005. 8.E. Kostowski, Przepływ ciepła, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006. 9.T. Wiśniewski, Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 2005. 10.S. Michałowski, K. Wańkowicz, Termodynamika procesowa, WNT, Warszawa 1999. 11.S. Chudoba, Z. Kubas, K. Pytel, Elementy chemii fizycznej, UWND AGH, Kraków 2000. 12.D. Hallyday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006/2008. 13.J. Walker, Podstawy fizyki. Zbiór zadań, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005. 14.T. Pawlik, I. Słomska, Technika cieplna, Skrypty Uczelniane AGH, Kraków 1979 15.T. Senkara, Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1991. 16.S. Słupek, J. Nocoń, A. Buczek, Technika cieplna. Ćwiczenia obliczeniowe, UWND AGH, Kraków 2005. 17.M. Kieloch, S. Kruszyński, J. Boryca, Ł. Piechowicz, Termodynamika i technika cieplna. Ćwiczenia rachunkowe. Część II, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2006. 18.M. Kieloch, S. Kruszyński, J. Boryca, Ł. Piechowicz, Termodynamika i technika cieplna. Ćwiczenia rachunkowe. Część I, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007. 5 / 6
19.E. Kostowski, Zbiór zadań z przepływu ciepła, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006. 20.P. Furmański, T. Wiśniewski, J. Banaszek, Izolacje cieplne, Mechanizmy wymiany ciepła, właściwości cieplne i ich pomiary, ITC, Wydawnictwo Politechnika Warszawska, Warszawa 2006. 21.Cz. Byrdy, Ciepłochronne konstrukcje ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2006. 22.J. Piech, Operacja suszenia i suszarnie w przemyśle ceramicznym, UWND AGH, Kraków 2003. 23.J. Piech, Piece ceramiczne i szklarskie, UWND AGH, Kraków 2001. 24.J. Piech, J. Szczerba, Materiały ogniotrwałe w piecach obrotowych przemysłu cementowego, 2004. 25.Poradniki, informatory, normy i katalogi udostępnione przez prowadzących zajęcia. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 120 godz 120 godz 4 ECTS 6 / 6