Spalanie paliw stałych, ciekłych i gazowych
Transkrypt
Spalanie paliw stałych, ciekłych i gazowych
Nazwa przedmiotu: SPALANIE PALIW STAŁYCH, CIEKŁYCH I GAZOWYCH Combustion of solid, liquid and gaseous fuels Kierunek: ENERGETYKA Rodzaj przedmiotu: Forma studiów stacjonarne Poziom przedmiotu: specjalności obieralny I stopnia E_mso_1B Rok: III Semestr: V Kod przedmiotu: Rodzaj zajęć: Liczba godzin/tydzień: Liczba punktów: wykład, ćwiczenia, laboratorium 3WE, 1C, 1L 6 ECTS PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU C1. Zapoznanie studentów z warunkami realizacji i przebiegu procesu spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych. C2. Nabycie przez studentów umiejętności zastosowania praw spalania do przygotowania paliwa, organizacji procesu spalania oraz kontroli emisji gazów spalinowych. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. 2. 3. 4. 5. Wiedza z zakresu chemii ogólnej, termodynamiki i analizy matematycznej. Umiejętność rozwiązywania podstawowych problemów z zakresu chemii oraz termodynamiki. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji. Umiejętności pracy samodzielnej oraz w grupie. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 - posiada wiedzę teoretyczną z zakresu gospodarki paliwami oraz sposobami ich przygotowania, EK 2 - zna prawa spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych EK 3 - zna ogólne zasady organizacji procesu spalania, EK 4 - potrafi wyznaczyć podstawowe parametry procesów spalania, EK 5 - zna tendencje i kierunki rozwoju w zakresie technologii spalania, EK 6 - zna metody ograniczania szkodliwych emisji, EK 7 - potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć – WYKŁADY W 1 – Struktura wytwarzania energii na świecie. W 2 – Zasoby oraz wydobycie paliw kopalnych w kraju i na świecie. W 3,4,5 – Oddziaływanie spalania paliw na środowisko naturalne. W 6 – Podstawowe regulacje prawne ochrony środowiska. W 7 – Bilans materialny procesu spalania. W 8,9 – Ogólne problemy teorii spalania. W 10,11 – Równowaga chemiczna i prawa działających mas. Zależność równowagi chemicznej od temperatury. Przebieg reakcji chemicznej. W 12,13 – Kinetyka chemicznych reakcji spalania. W 14,15 – Szybkość reakcji chemicznych. Zależność reakcji chemicznych od temperatury. Wpływ ciśnienia na szybkość reakcji. W 16,17,18,19,20,21 – Spalanie paliw gazowych. Spalanie jednorodnej mieszaniny gazów. Turbulentne spalania mieszaniny gazów. Laminarne dyfuzyjne spalanie. Sposoby ustateczniania płomienia. Bezpłomienne spalanie gazów. Klasyfikacja palników do spalania gazów. W 22,23,24,25,26 – Spalanie paliw ciekłych. Spalanie na powierzchni swobodnej, spalanie kropli paliwa. Rozkład stężeń oraz temperatury. Rozpylanie paliw ciekłych. Palniki na paliwa ciekłe. Charakterystyczne cechy spalania olejów opałowych. W 27,28,29,– Spalanie paliw stałych. Płomienie pyłu węglowego. Ogólne założenia podstaw przygotowania pyłu węglowego. Ogólna charakterystyka spalania ziaren paliwa stałego. Teoria heterogenicznego spalania. Proces spalania ziarna węgla. W 30,31 – Przegląd podstawowych czystych technologii energetycznych opartych na spalaniu paliw stałych. W 32,33 – Ogólne wiadomości o procesie fluidyzacji. Podobieństwo warstwy fluidalnej do cieczy. Zalety i wady fluidyzacji. Zastosowanie fluidyzacji Podstawowe cechy fluidyzacji niejednorodnej. W 34,35,36,37 – Podstawowe parametry warstwy fluidalnej. Prędkości krytyczne fluidyzacji. Sposoby wyznaczania prędkości początku fluidyzacji. Struktura pęcherzowych warstw fluidalnych: Fluidyzacja jednorodna. Warunki stabilności fluidyzacji jednorodnej. W 38,39,40,41,42 – Technologie gazyfikacji substancji organicznej. Budowa i zasada działania gazyfikatorów. Instalacje oczyszczania gazu generatorowego. Układy IGCC. W 41,42 –. Przegląd konstrukcji kotłów fluidyzacyjnych z warstwą pęcherzową i cyrkulacyjną. Układy separacji ziaren materiału sypkiego od spalin. Wysokotemperaturowe oczyszczanie spalin. W 43,44,45 – Układy neutralizacji substancji toksycznych i oczyszczania spalin – NOx, SOx, PM, THC, CO. Filtry, Reaktory N-SCR, SCR. Absorbery NOx. Reaktory katalityczne NOx. Filtry cząstek stałych. Problemy emisji PCDD/F. Razem Forma zajęć – ĆWICZENIA C 1,2 - Skład paliw. C 3,4 - Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza. C 5,6 - Ilość i skład spalin. C 7,8 - Teoretyczny udział [CO2 i SO2] w spalinach suchych. C 9,10 - Bilans pierwiastków w procesie spalania. Liczba godzin 1 1 3 1 1 2 2 2 2 6 5 3 2 2 4 5 2 3 45 Liczba godzin 2 2 2 2 2 2 C 11,12 - Obliczenia stosunku nadmiaru powietrza. C 13 - Wartość opałowa i entalpia spalania. C 14 - Bilans energii w procesach spalania. C 15 - Temperatura spalania. Razem Forma zajęć – LABORATORIUM L 1,2,3,4 – Analiza składu paliwa L 5 – Oznaczanie wartości opałowej paliw stałych L 6 – Badania kinetyki wydzielania się części lotnych L 7,8 – Badania kinetyki spalania odosobnionego ziarna węgla L 9 – Wyznaczanie normalnej prędkości spalania paliw gazowych, palnik Bunsena L 10,11– Analiza struktury płomieni kinetycznych i dyfuzyjnych L 12 – Rozkład temperatury w płomieniu gazowym L 13,14 – Spalanie węgla w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej L 15 – Badanie emisji spalin w zależności od warunków i sposobu prowadzenia procesu spalania Razem 2 1 1 1 15 Liczba godzin 4 1 1 2 1 2 1 2 1 15 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych 2. – ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. – stanowiska do ćwiczeń laboratoryjnych 4. – instrukcje do wykonania ćwiczeń rachunkowych 5. – ćwiczenia audytoryjne SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA) F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń F3. – ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F4. – ocena aktywności podczas zajęć P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę* P2. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - egzamin *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Konsultacje Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Przygotowanie do ćwiczeń audytoryjnych Przygotowanie do egzaminu Egzamin Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 45W 15L 15C → 75h 5h 20 h 7,5 h 5h ∑ 7,5 h 27 h 3h 150 h 6 ECTS 3 DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć ćwiczeniowych i projektowych 3,32 ECTS 2,00 ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA Literatura w języku polskim Jarosiński J.: Techniki czystego spalania, WNT, Warszawa, 1996 Kordylewski W.: Spalanie i paliwa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, wyd.5, 2008 Kowalewicz A.: Podstawy procesów spalania, WNT, Warszawa, 2000 Szargut J.: Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2000 Bis Z.: Kotły fluidalne, teoria i praktyka. Monografia Nr 175 Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2010 Tomeczek J.: Spalanie węgla. Skrypt Politechniki Śląskiej, 1992. Literatura obcojęzyczna Basu P.: Combustion and gasification in fluidized beds. Taylor and Francis, USA 2006 Williams F.A.: Combustion Theory, Menlo Road. Benjamin 1985 Grace I.R.: Circulating fluidized Beds.Chapman &Hall, London, 1997 PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1.dr inż. Piotr Pełka [email protected] 2. dr hab. inż. Andrzej Bogusławski, prof. PCz [email protected] 3. dr hab. inż. Stanisław SZWAJA, prof. PCz [email protected] MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny EK1 K_W02 K_W12 K_W15 K_W20 K_W33 K_W39 K_U38 C1 W1-6 1 P2 EK2 K_W02 K_W12 K_W20 K_U08 K_U14 EK3 K_W02 K_W17 K_W20 K_W22 C1 W7-31 C1-C15 L1-L15 1,2,3,4,5 C1,C2 W1-45 1 P2 F1 F2 F3 F4 P2 4 EK4 EK5 EK6 EK7 K_W19 K_W20 K_U08 K_U14 K_U17 K_W15 K_W17 K_W20 K_U14 K_W15 K_W16 K_U14 K_U17 K_U18 W2,3,6-9 C1-C15 C1,C2 1 P2 P1 W30-45 C2 C2 1,4,5 P2 F2 F4 W3-5,43-45 C2 L1-15 1 2,3 P2 P1 F1 F3 P2 P1 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Uwaga! Ocenie powinny podlegać wszystkie efekty zdefiniowane dla przedmiotu EK1, EK2, EK3 Student opanował wiedzę z zakresu spalania paliw, potrafi swobodnie poruszać się w podanej tematyce EK4, EK5, EK6 Student posiada umiejętności stosowania wiedzy w rozwiązywaniu problemów związanych z projektowaniem i eksploatacją urządzeń procesu spalania paliw oraz ograniczania emisji Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu spalania paliw Student częściowo opanował wiedzę z zakresu spalania paliw Student opanował wiedzę z zakresu spalania paliw, potrafi prawidłowo zdiagnozować i ocenić zjawiska spalania Student bardzo dobrze opanował wiedzę z zakresu materiału objętego programem nauczania, samodzielnie zdobywa i poszerza wiedzę przy użyciu różnych źródeł Student nie potrafi wyznaczyć podstawowych parametrów danego zjawiska, nawet z pomocą prowadzącego Student nie potrafi wykorzystać zdobytej wiedzy, zadania wynikające z realizacji ćwiczeń wykonuje z pomocą prowadzącego Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy wynikające w trakcie realizacji ćwiczeń Student samodzielnie potrafi wykonać obliczenia podstawowych wielkości, potrafi dokonać oceny oraz uzasadnić trafność przyjętych założeń 5 EK7 Student potrafi efektywnie prezentować i dyskutować wyniki własnych działań Student nie opracował sprawozdania/ Student nie potrafi zaprezentować wyników swoich badań Student wykonał sprawozdanie, z wykonanego ćwiczenia, ale nie potrafi dokonać interpretacji oraz analizy wyników badań Student rozwiązał zadany problem, potrafi prezentować wyniki swojej pracy oraz dokonuje ich analizy Student wykonał sprawozdanie, z wykonanego ćwiczenia, potrafi w sposób zrozumiały prezentować, oraz dyskutować osiągnięte wyniki III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE Wszelkie informacje dla studentów kierunku ENERGETYKA dotyczące przedmiotu, jego zaliczenia, konsultacji są przekazywane podczas pierwszych zajęć oraz umieszczone są na tablicach informacyjnych Instytutu Maszyn Cieplnych. 6