Akademia Morska – Wydział Mechaniczny

WYDZIAŁ MECHANICZNY
AKADEMIA MORSKA w GDYNI
Nr
12
Przedmiot:
Termodynamika techniczna
Kierunek/Poziom kształcenia:
MiBM / II stopień
Forma studiów:
stacjonarne
Profil kształcenia:
praktyczny
Specjalność:
Eksploatacja Siłowni Okrętowych (ESO 2)
Semestr
ECTS
I
2
Liczba godzin w tygodniu
W
C
1
1
L
P
Liczba godzin w semestrze
S
W
C
15
15
30
Razem w czasie studiów:
L
P
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji (jeśli dot.
przedmiotu)
1. Wiedza i umiejętności w zakresie szkoły średniej oraz matematyki i fizyki w zakresie studiów
pierwszego stopnia
2.
Cele przedmiotu
1. Celem przedmiotu jest przekazanie podstawowej wiedzy i umiejętności w zakresie termodynamiki
technicznej, niezbędnych do bezpiecznej obsługi instalacji przemysłowych, maszyn i urządzeń
technicznych występujących między innymi w siłowni okrętowej.
2.
Efekty kształcenia dla całego przedmiotu (EKP) – po zakończeniu cyklu kształcenia:
Po zakończeniu przedmiotu student potrafi:
Symbol
EKP1
EKP2
EKP3
Odniesienie do
kierunkowych
efektów
kształcenia
wymienić i zastosować podstawowe prawa termodynamiki; opisać
właściwości i wielkości fizyczne.
opisać podstawowe przemiany termodynamiczne; omówić obiegi
termodynamiczne cieplne i chłodnicze (silnika, ziębiarki, pompy
grzejnej) - gazowe oraz parowe (Carnota, Otto, Diesla, Sabathe’a,
Atkinsona, Clausiusa-Rankine’a, Joula, Strilinga i Ericsona, Lindego,
Braytona, silnika odrzutowego, sprężarki, itp.).
omówić podstawy: wymiany ciepła i procesów spalania, oraz zjawiska
zachodzące w gazach wilgotnych.
K2_W01; K2_W02
K2_W01; K2_W02,
K2_W06; K2_W09,
K2_U14
K2_W01; K2_W02,
K2_W06; K2_W09
K2_U14
K_W02, K_U08; K_K05 – symbole efektów kształcenia dla kierunku (W-wiedza, U-umiejętności, K-kompetencje
społeczne)
Treści programowe:
Semestr I
Lp.
Zagadnienia
Liczba godzin
W
C
L/P
Odniesienie
do EKP dla
przedmiotu
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Podstawowe pojęcia z termodynamiki:
a) wielkości fizyczne stosowane w termodynamice, ich
oznaczenia i jednostki (ciśnienie, temperatura, objętość, masa,
lepkość, energia, ciepło, praca, moc),
b) stany skupienia substancji.
Energia potrzebna do zmiany stanu skupienia (ciało stałe - ciecz, ciecz
– gaz).
Układ termodynamiczny:
a) parametry układu,
b) równowaga termodynamiczna układu,
c) energia układu,
d) zasada zachowania ilości energii,
e) pierwsza zasada termodynamiki.
Wymiana ciepła:
a) trzy sposoby rozprzestrzeniania się ciepła: przewodzenie,
konwekcja (unoszenie), promieniowanie,
b) przejmowanie ciepła,
c) przenikanie ciepła,
d) współczynnik przenikania ciepła,
e) określenie współczynnika przenikania ciepła,
f) wymienniki ciepła (chłodnice, podgrzewacze).
Para (gaz rzeczywisty - faza przejściowa między ciałem stałym a
gazem doskonałym):
a) para wodna, czynniki chłodnicze,
b) parowanie, wrzenie, skraplanie, sublimacja, para nasycona,
para nasycona sucha, para nasycona wilgotna, stopień suchości,
para przegrzana,
c) punkt potrójny, punkt krytyczny,
d) tablice termodynamiczne,
e) rozwiązywanie zadań z wykorzystaniem tablic.
Gaz doskonały, gaz półdoskonały:
a) prawa gazów doskonałych,
b) prawo Boyle'a - Mariotte'a, prawo Gay-Lusaca, prawo
Charlesa,
c) równanie stanu gazu (Clapeyrona),
d) energia wewnętrzna, entalpia,
e) ciepło właściwe,
f) mieszaniny gazów, rozwiązywanie zadań na obliczanie
parametrów.
Procesy termodynamiczne (przemiany):
a) operacje, podczas których zmieniają się parametry stanu
(temperatura, ciśnienie, objętość) z lub bez równoczesnej
wymiany energii w postaci pracy lub ciepła,
b) wymiana ciepła poprzez podgrzewanie i chłodzenie,
c) wymiana pracy przez sprężanie i rozprężanie.
Przedstawienie na wykresie (P-V) oraz rozwiązanie kilku przykładów
liczbowych z użyciem:
a) przemiany izobarycznej (stałe ciśnienie),
b) przemiany izochorycznej (stała objętość),
c) przemiany izotermicznej (stała temperatura),
d) przemiany adiabatycznej (bez wymiany ciepła),
e) przemiany politrotrowej (proces sprężania i rozprężania).
Wprowadzenie do drugiej zasady termodynamiki.
Wymiana energii w postaci pracy:
a) definicja pracy,
b) przedstawienie na wykresie (P-V) poszczególnych przemian,
c) korzystanie z pierwszej zasady termodynamiki do obliczania
ciepła i pracy poszczególnych przemian,
d) praca zewnętrzna, praca techniczna i użyteczna,
e) obliczanie wykładnika politropy poprzez pomiar parametrów
(p, V) sprężania/rozprężania,
f) rozwiązywanie przykładów liczbowych dla poszczególnych
1
EKP1
1
EKP1
1
EKP1
1
2
EKP3
1
1
EKP1
1
1
EKP1
1
1
EKP1
1
1
EKP1
1
1
1
EKP1
EKP1
przemian.
Zamiana ciepła na pracę:
a) druga zasada termodynamiki,
b) obiegi termodynamiczne silnikowe i chłodnicze.
Obiegi gazowe:
a) Carnota, Otto, Diesla, Sabathe'a,
b) obiegi stosowane w silnikach odrzutowych i turbozespołach
spalinowych,
c) sprawność teoretyczna obiegu.
Wykres pracy sprężarek tłokowych i wirnikowych.
Obiegi parowe:
a) obieg Carnota silnikowy i chłodniczy,
b) obieg Clausiusa - Rankine'a,
c) sposoby zwiększenia sprawności siłowni parowych
(regeneracja, wtórny przegrzew).
Gazy wilgotne:
a) parametry powietrza wilgotnego,
b) entalpia powietrza wilgotnego,
c) wykres il+x-x powietrza wilgotnego,
d) przemiany izobaryczne powietrza wilgotnego.
Teoretyczne podstawy procesów spalania:
a) podstawowe informacje o paliwach stosowanych w siłowniach
okrętowych,
b) ciepło spalania, wartość opałowa,
c) rodzaje spalania (całkowite, zupełne, niezupełne, niecałkowite),
równania stechiometryczne,
d) skład spalin.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
2
1
EKP1
1
1
EKP2
1
1
1
1
EKP2
EKP2
1
1
EKP3
1
1
EKP3
Metody weryfikacji efektów kształcenia /w odniesieniu do poszczególnych efektów/:
Symbol
EKP
Test
EKP1
EKP2
EKP3
X
X
X
Egzamin
ustny
Egzamin
pisemny
Kolokwium
Sprawozdanie
Projekt
Prezentacja
Zaliczenie
praktyczne
Inne
X
X
X
Kryteria zaliczenia przedmiotu:
Semestr
I
Ocena pozytywna (min. dostateczny)
Student uzyskał zakładane efekty kształcenia oraz spełnia wymagania konwencji STCW
odnośnie zaliczenia przedmiotu. Uczęszczał na wykłady i ćwiczenia (dopuszczalne – 3
nieobecności). Uzyskał zaliczenie z wykładu (test) i ćwiczeń (2 kolokwia). Ocena
końcowa: średnia z ocen z testu z wykładu i zaliczenia ćwiczeń). Ocena do indeksu
(ocena końcowa) po pozytywnym zaliczeniu wszystkich form zajęć.
Uwaga: student otrzymuje ocenę powyżej dst., jeżeli uzyskane efekty kształcenia przekraczają wymagane
minimum.
Nakład pracy studenta:
Forma aktywności
Godziny kontaktowe
Szacunkowa liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
W, C
30
L
P
S
Czytanie literatury
Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych, projektowych
Przygotowanie do egzaminu, zaliczenia
Opracowanie dokumentacji projektu/sprawozdania
Uczestnictwo w zaliczeniach i egzaminach
Udział w konsultacjach
Łącznie godzin
Liczba punktów ECTS
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu
Obciążenie studenta związane z zajęciami praktycznymi
Obciążenie studenta na zajęciach wymagających
bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich
10
10
5
5
60
2
2
30+5+5= 40h – 1 ECTS
Literatura:
Literatura podstawowa
1. Szargut J., Termodynamika, PWN, Warszawa 1991.
2. Staniszewski B., Termodynamika, PWN, Warszawa 1982.
3. Wiśniewski S., Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 1993.
4. Wiśniewski S., Wiśniewski T. S., Wymiana ciepła, WNT, Warszawa 1994.
Literatura uzupełniająca
1. Szargut J., Teoria Procesów Cieplnych. PWN, Warszawa 1973.
2. Staniszewski B., Wymiana ciepła, PWN, Warszawa 1979.
Prowadzący przedmiot:
Tytuł/stopień, imię, nazwisko
Jednostka dydaktyczna
1. Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Dr hab. inż. Andrzej Miszczak
KPT
2. Pozostałe osoby prowadzące zajęcia:
Dr inż. Krzysztof Łukaszewski
KPT
Mgr inż. Adam Czaban
KPT
Objaśnienie skrótów:
W – zajęcia audytoryjne,
Ć – ćwiczenia,
L – laboratorium,
P – projekt,
S – seminarium
E – egzamin
ECTS - (ang. European Credit Transfer System) - punkty zdefiniowane w europejskim systemie akumulacji i transferu punktów
zaliczanych jako miara średniego nakładu pracy osoby uczącej się, niezbędnego do uzyskania zakładanych efektów kształcenia
Konwencja STCW – (ang. Standards of Training, Certification and Watchkeeping) - międzynarodowa konwencja o wymaganiach
w zakresie wyszkolenia marynarzy, wydawania świadectw oraz pełnienia wacht.
Data aktualizacji: 24.04.2013 r.