Akademia Morska – Wydział Mechaniczny
Transkrypt
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.