Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S1)
Sylabus przedmiotu Procesy cieplne i aparaty:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Procesy cieplne i aparaty | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Rafał Rakoczy <Rafal.Rakoczy@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Joanna Karcz <Joanna.Karcz@zut.edu.pl>, Maciej Konopacki <mkonopacki@zut.edu.pl>, Rafał Rakoczy <Rafal.Rakoczy@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 7,0 | ECTS (formy) | 7,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Fizyka płynów. |
| W-2 | Mechanika płynów. |
| W-3 | Matematyka |
| W-4 | Podstawowe informacje z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Student osiągnie w ramach zagadnień przedmiotu ogólne pojęcia o procesach ciepłnych, zrozumie sposób formułowania teoretycznych równań kryterianych przydatnych do obliczeń projektowych wymienników ciepła (WC) oraz zapozna się z elementami konstrukcyjnymi podstawowych konfiguracji geometrycznych WC. |
| C-2 | Student podczas zajęć praktycznych nabędzie umięjętności formułowania oraz rozwiązywania podstawowych problemów wymiany ciepła. |
| C-3 | Ukształtowanie u studentów umiejętności wykonywania pomiarów w zakresie procesów cieplnych |
| C-4 | Student w ramach ćwiczeń audytoryjnych nabędzie umiejętność formułowania opisu matematycznego dla procesów cieplnych oraz rozwiązywania zagadnień związanych z aparaturą stosowaną do realizacji procesów wymiany ciepła. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Rodzaje ruchu ciepła. Przewodzenie ustalone przez ściankę płaską (bez źródła i ze źródłem). Przenikanie ciepła. Napędowa różnica temperatur. Powierzchnia wymiany ciepła. Przewodzenie ustalone (układ płaski, wielowarstwowy, cylindryczny). Nieustalone przewodzenie ciepła (bez źródła i ze źródłem). Konwekcja swobodna i wymuszona. Promieniowanie. Kondensacja. Wrzenie. Metody analityczne badania wnikania ciepła. Ruch ciepła przez równoczesne wnikanie ciepła i dyfuzję masy. Urządzenia i aparaty do wymiany ciepła. Wskaźniki projektowe. | 15 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do zajęć laboratoryjnych. Zapoznanie studentów z przepisami BHP obowiązującymi w laboratorium (szkolenie BHP, przestrzeganie przepisów BHP w laboratorium, organizacja pracy studenta w laboratorium) | 2 |
| T-L-2 | Wymiennik ciepła | 4 |
| T-L-3 | Modelowanie wymiany ciepła w aparatach do oczyszczania gazów odlotowych | 4 |
| T-L-4 | Wpływ parametrów operacyjnych na proces katalitycznego spalania gazów odlotowych | 4 |
| T-L-5 | Kocioł parowy | 4 |
| T-L-6 | Nieustalona wymiana ciepła w zbiorniku z mieszadłem | 4 |
| T-L-7 | Ustalona wymiana ciepła w zbiorniku z mieszadłem | 4 |
| T-L-8 | Pomiar lokalnego współczynnika wnikania ciepła metoda elektrochemiczną | 4 |
| 30 | ||
| projekty | ||
| T-P-1 | Projekt wymiennika ciepła | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Równania całkowe i różniczkowe bilansu energii cieplnej. Sens fizyczny poszczergólnych członów równania. | 2 |
| T-W-2 | Pzrewodzenie cieplne. Strumień ciepła i profile temperatur ustalonego procesu przewodzenie bez źródeł dla podstawowych konfiguracji geometrycznych przepon. | 3 |
| T-W-3 | Przreponowe przewodzenie ciepła ze źródłem. | 3 |
| T-W-4 | Nieustalone przewodzenie ciepła. | 2 |
| T-W-5 | Konwekcja. Równania bilansu energii cieplnej. Konwekcja wymuszona. | 2 |
| T-W-6 | Konwekcja naturalna. Konwekcja mieszana. | 1 |
| T-W-7 | Wymiana ciepła przez promieniowanie. Prawa fizyki procesu promieniowania. Wymiana energii cieplnej przez promieniowanie pomiędzy przeponami o różnej konfiguracji geometrycznej. | 2 |
| T-W-8 | Kondensacja kroplowa i warstewkowa. | 3 |
| T-W-9 | Wrzenie pęcherzykowe i błonowe. | 3 |
| T-W-10 | Wymienniki ciepła. Regeneratory i rekuperatory. Siła napędowa procesu wymiany ciepła. Współczynniki kinetyczne procesu wymiany energii cieplnej. | 2 |
| T-W-11 | Wymienniki ciepła przeciwprądowo-współprądowe. Czas ogrzewania. | 2 |
| T-W-12 | Ogrzewanie nieustalone. | 1 |
| T-W-13 | Kolektory słoneczne. Rury cieplne. Izolacja cieplna. Audyt termomodernizacyjny. | 3 |
| T-W-14 | Bialnse cieplne suszarek i wyparek. | 1 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 15 |
| A-A-2 | Przygotowanie się do zajęć. | 10 |
| A-A-3 | Konsultacje z prowadzącym. | 10 |
| A-A-4 | Przygotowanie się do zaliczenia. | 10 |
| 45 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo studenta w zajęciach laboratoryjnych | 30 |
| A-L-2 | przygotowanie się studenta do zajęć laboratoryjnych | 5 |
| A-L-3 | opracowanie wyników pomiarów i przygotowanie sprawozdania | 5 |
| A-L-4 | przygotowanie się studenta do zaliczania zajęć laboratoryjnych | 5 |
| 45 | ||
| projekty | ||
| A-P-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 30 |
| A-W-2 | Bieżąca analiza treści wykładów i studia literatury przedmiotu. | 15 |
| A-W-3 | Samodzielne wyprowadzenie wskazanych ważniejszych równań procesów wymiany ciepła. | 25 |
| A-W-4 | Przygotowanie do egzaminu. | 20 |
| 90 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny. |
| M-2 | ćwiczenia audytoryjne (metody podające: objaśnienie lub wyjaśnienie; metody aktywizujące: metoda przypadków, dyskusja dydaktyczna; metody programowe: z użyciem podręcznika programowanego; metody praktyczne: metoda przewodniego tekstu) |
| M-3 | Metoda projektów |
| M-4 | Laboratorium przry użyciu aparatów z towarzyszącym procesem wymiany ciepła. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena wykładów w oparciu o wynik egzaminy testowego. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa za przedmiot jako ocena wynikowa ze wszystich form zajęć z uwzględnieniem wag. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: ćwiczenia audytoryjne - zaliczenie pisemne |
| S-4 | Ocena formująca: Laboratorium: zaliczenie pisemne każdego z ćwiczeń laboratoryjnych |
| S-5 | Ocena podsumowująca: Laboratorium: zaliczenie końcowe jako ocena średnia z zaliczeń każdego z ćwiczeń |
| S-6 | Ocena podsumowująca: końcowe zaliczenie projektu |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C10_W01 Student osiągnie w ramach zagadnień przedmiotu ogólne pojęcia o procesach cieplnych, zrozumie sposoby formułowania teoretycznych równań kryterialnych przydatnych do obliczeń projektowych wymienników ciepła (WC) oraz zapozna się z elementami konstrukcyjnymi podstawowych konfiguracji geometrycznych WC. | ICHP_1A_W09, ICHP_1A_W11, ICHP_1A_W12, ICHP_1A_W20 | — | — | C-1 | T-W-3, T-W-4, T-W-13, T-W-14, T-W-5, T-W-9, T-W-6, T-W-8, T-W-1, T-W-7, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-2 | M-1, M-3, M-2, M-4 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C10_U01 Student podczas zajęć praktycznych nabędzie umiejętności: analizowania, przeszukiwania oraz zaprezentowania odpowiedniej wiedzy z literatury oraz innych źródeł; definiowania opisu matematycznego dla zagadnień związanych z procesami cieplnymi; rozwiązywania podstawowych problemów wymiany ciepła; formułowania opisu matematycznego podstawowych aparatów stosowanych w procesach cieplnych; zastosowania zdobytej wiedzy do metody rozwiązania problemu obliczeniowego. | ICHP_1A_U01, ICHP_1A_U14, ICHP_1A_U15, ICHP_1A_U17 | — | — | C-2, C-3, C-4 | T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-2, T-L-8, T-L-1, T-A-1, T-P-1 | M-2, M-4 | S-3, S-4, S-5 |
| ICHP_1A_C10_U02 Student potrafi wykonać projekt określonego wymiennika ciepła | ICHP_1A_U01, ICHP_1A_U03, ICHP_1A_U14 | — | — | C-2 | T-P-1 | M-3 | S-6 |
| ICHP_1A_C10_U09 student potrafi wykorzystać metody eksperymentalne do rozwiązywania zadań inżynierskich w zakresie wymiany ciepła | ICHP_1A_U09 | — | — | C-3 | T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-2, T-L-8 | M-4 | S-4, S-5 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C10_K01 Student podczas zajęć nabędzie kompetencje niezbędne do myślenia i działania w sposób innowacyjny i kreatywny. | ICHP_1A_K06, ICHP_1A_K01, ICHP_1A_K02 | — | — | C-2, C-3, C-1, C-4 | T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-2, T-L-8, T-L-1, T-A-1, T-P-1, T-W-3, T-W-4, T-W-13, T-W-14, T-W-5, T-W-9, T-W-6, T-W-8, T-W-1, T-W-7, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-2 | M-1, M-3, M-2, M-4 | S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C10_W01 Student osiągnie w ramach zagadnień przedmiotu ogólne pojęcia o procesach cieplnych, zrozumie sposoby formułowania teoretycznych równań kryterialnych przydatnych do obliczeń projektowych wymienników ciepła (WC) oraz zapozna się z elementami konstrukcyjnymi podstawowych konfiguracji geometrycznych WC. | 2,0 | Student nie posiada wiedzy o procesach cieplnych i nie jest w stanie podać elementarnych równań opisujących wymanę ciepła. |
| 3,0 | Student posiada w stopniu ograniczonym wiedzę o procesach cieplnych i jest w stanie podac elemebntarne równania opisujące wymanę ciepła. | |
| 3,5 | Student posiada wiedzę o procesach cieplnych i jest w stanie podać ważniejsze równania opisujące wymanę ciepła dla kilku wybranych wariantów konfiguracji aparatów przenoszących procesy cieplne. | |
| 4,0 | Student posiada wiedzę o procesach cieplnych i jest w stanie opisać kompletem równań różniczkowych wymianę ciepła dla kilku wybranych wariantów konfiguracji aparatów przenoszących procesy cieplne. | |
| 4,5 | Student posiada wiedzę o procesach cieplnych i jest w stanie wyprowadzać komplet równańi różniczkowych opisujących wymanę ciepła dla dowolnie wybranych wariantów konfiguracji aparatów przenoszących procesy cieplne. | |
| 5,0 | Student posiada wiedzę o procesach cieplnych i jest w stanie wyprowadzać komplet równańi różniczkowych opisujących wymianę ciepła oraz zaproponować elementarne równania w kompleksach i simpleksach bezwymiarowych przydatnych do obliczeń projektowych aparatów o dowolnej konfiguracji geometrycznej przenoszących procesy cieplne.. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C10_U01 Student podczas zajęć praktycznych nabędzie umiejętności: analizowania, przeszukiwania oraz zaprezentowania odpowiedniej wiedzy z literatury oraz innych źródeł; definiowania opisu matematycznego dla zagadnień związanych z procesami cieplnymi; rozwiązywania podstawowych problemów wymiany ciepła; formułowania opisu matematycznego podstawowych aparatów stosowanych w procesach cieplnych; zastosowania zdobytej wiedzy do metody rozwiązania problemu obliczeniowego. | 2,0 | Student nie posiada podstawowych umiejętności w obliczaniu problemów związanych z procesami cieplnymi i aparatami w których realizuje się wymiana ciepła. |
| 3,0 | Student posiada podstawowe umiejętności w obliczaniu problemów związanych z z procesami cieplnymi i aparatami w których realizuje się wymiana ciepła. | |
| 3,5 | Student posiada podstawowe umiejętności w obliczaniu problemów związanych z procesami cieplnymi i aparatami w których realizuje się wymiana ciepła; potrafi w ograniczonym zakresie samodzielnie rozwiązywać problemy obliczeniowe. | |
| 4,0 | Student posiada podstawowe umiejętności w obliczaniu problemów związanych z procesami cieplnymi i aparatami w których realizuje się wymiana ciepła; potrafi samodzielnie rozwiązywać problemy obliczeniowe. | |
| 4,5 | Student posiada podstawowe umiejętności w obliczaniu problemów związanych z procesami cieplnymi i aparatami w których realizuje się wymiana ciepła; potrafi samodzielnie rozwiązywać problemy obliczeniowe oraz wykorzystywać zdobyte informacje i umiejętności do interpretacji uzyskanych wyników. | |
| 5,0 | Student posiada podstawowe umiejętności w obliczaniu problemów związanych z procesami cieplnymi i aparatami w których realizuje się wymiana ciepła; potrafi samodzielnie rozwiązywać skomplikowane problemy obliczeniowe oraz wykorzystywać zdobyte informacje i umiejętności do interpretacji uzyskanych wyników; jest w stanie weryfikować uzyskane rezultaty i prezentować je w szerszym gronie. | |
| ICHP_1A_C10_U02 Student potrafi wykonać projekt określonego wymiennika ciepła | 2,0 | Student nie potrafi wykonać podstawowych obliczeń projektowych określonego wymiennika ciepła |
| 3,0 | Student potrafi wykonać obliczenia projektowe określonego wymiennika ciepła | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_C10_U09 student potrafi wykorzystać metody eksperymentalne do rozwiązywania zadań inżynierskich w zakresie wymiany ciepła | 2,0 | student nie potrafi wykorzystać w stopniu podstawowym metody eksperymentalne do rozwiązywania zadań inżynierskich w zakresie wymiany ciepła |
| 3,0 | student potrafi wykorzystać w stopniu podstawowym metody eksperymentalne do rozwiązywania zadań inżynierskich w zakresie wymiany ciepła | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C10_K01 Student podczas zajęć nabędzie kompetencje niezbędne do myślenia i działania w sposób innowacyjny i kreatywny. | 2,0 | Student nie jest świadomy, że zdobytą wiedzę należy uzupełniać w formie doskonalenia zawodowego; nie potrafi inspirować i organizować procesu uczenia innych osób; nie myśli kreatywnie, innowacyjnie i przedsiębiorczo. |
| 3,0 | Student jest świadomy, że zdobytą wiedzę należy uzupełniać w formie doskonalenia zawodowego; potrafi inspirować i organizować procesu uczenia innych osób; nie myśli kreatywnie, innowacyjnie i przedsiębiorczo. | |
| 3,5 | Student jest świadomy, że zdobytą wiedzę należy uzupełniać w formie doskonalenia zawodowego; potrafi inspirować i organizować procesu uczenia innych osób; myśli kreatywnie, innowacyjnie i przedsiębiorczo | |
| 4,0 | Student jest świadomy, że zdobytą wiedzę należy uzupełniać w formie doskonalenia zawodowego; potrafi inspirować i organizować procesu uczenia innych osób; myśli kreatywnie, innowacyjnie i przedsiębiorczo; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe; jest kreatywny w swoim działaniu. | |
| 4,5 | Student jest świadomy, że zdobytą wiedzę należy uzupełniać w formie doskonalenia zawodowego; potrafi inspirować i organizować procesu uczenia innych osób; myśli kreatywnie, innowacyjnie i przedsiębiorczo; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe. | |
| 5,0 | Student jest świadomy, że zdobytą wiedzę należy uzupełniać w formie doskonalenia zawodowego; potrafi inspirować i organizować procesu uczenia innych osób; myśli kreatywnie, innowacyjnie i przedsiębiorczo; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe; postępuje zgodnie z zasadami etyki oraz wykazuje zdolność do kierowania zespołem zdeterminowanym do osiągnięcia założonego celu. |
Literatura podstawowa
- Hobler T., Ruch ciepła i wymienniki, PWT, Warszawa, 1986
- Sobański R,. Kabat M., Nowak W., Jak pozyskać ciepło z ziemi, COIB, Warszawa, 2000
- Wiśniewski T., Wiśniewski T.S., Wymiana ciepła, WNT, Warszawa, 2000
- Nowak W., Stachel A.A., Stan i perspektywy wykorzystania niektórych odnawia;lnych źródeł energii w Polsce, Wyd. PS, Szczecin, 2004
- Kmieć A., Procesy cieplne i aparaty, WPWr, Wrocław, 2005
- Lewandowski W.M., Proekologiczne źródła energii, WNT, Warszawa, 2001
- Zarzycki R., Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska, WNT, Warszawa, 2010
- Gutkowski K., Chłodnictwo i klimatyzacja, WNT, Warszawa, 2009
- Orłowski P., Dobrzański W., Szwarc E., Kotły parowe - konstrukcja i obliczenia, WNT, Warszawa, 1979
- Wiśniewski T., Wiśniewski T.S., Wymiana ciepła, WNT, Warszawa, 2000
- Madejski J., Teoria wymiany ciepła, Wydawnictwo Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2011
- Kmieć A., Procesy cieplne i aparaty, WPWr, Wrocław, 2005
Literatura dodatkowa
- Pawłow K.F., Romankow P.G., Noskow A.A., Przykłady i zadania z zakresu aparatury i inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa, 1969
- Nowak W., Kabat M., Kujawa T., Systemy pozyskiwania i wykorzystania energii geotermicznej, Wyd. PS, Szczecin, 2000
- Leontiev A.I. (red.), Teoria tieplomassoobmena, Wyzha Skol, Moskva, 1979, (ręzyk rosyjski)
- Wong H.Y., Heat transfer for engineers, Longman, London, New York, 1977
- Weigand B., Analytical Methods for Heat Transfer and Fluid Flow Problems, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2004
- Bergman T., Lavine A., Incropera F., DeWitt D., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, 2007
- Kreith F., Manglik R., Bohn M., Principles of Heat Transfer, Cengage Learning, 2011
- Kembłowski Z., Michałowski S., Strumiłło Cz., Zarzycki R., Podstawy teoretyczne inżynierii chemicznej i procesowej, WNT, Warszawa, 1985
- Stręk F., Karcz J., Zastosowanie metody elektrochemicznej do badania transportu masy w obszarze przyściennym mieszalnika cieczy, Inżynieria Chemiczna i Procesowa, 1999, 20, 3-22