Termodynamika techniczna

Znajomość zasad termodynamiki jest konieczna tak dla zrozumienia wielu zjawisk zachodzących w środowisku przyrodniczym jak i podstaw teoretycznych aktywnych zastosowań inżynierskich w zakresie kształtowania mikroklimatu w budynkach mieszkalnych i do produkcji rolniczej. Oprócz pogłębienia wiedzy ogólnej, celem nauczania przedmiotu jest przygotowanie absolwenta do umiejętnego wykorzystania praw termodynamiki w takich dziedzinach jak ogrzewnictwo, chłodnictwo oraz wentylacja pomieszczeń.

Wykłady (15 godz.)

1. Przedmiot termodynamiki, podstawowe definicje, układ termodynamiczny, parametry i funkcje stanu, równowaga termodynamiczna. Zerowa zasada termodynamiki. Pojęcie gazu doskonałego i rzeczywistego. 2 godz.

2. Prawa gazowe, równanie stanu gazu, prawo Avogadra. 2 godz.

3. Mieszaniny gazów, prawo Daltona. Właściwości mieszaniny powietrza i pary wodnej, psychrometria. 2 godz.

4. Energia wewnętrzna. Prawo Joule'a-Thompsona.

Równanie Mayera. Entalpia. Równoważność ciepła i pracy. Pierwsza zasada termodynamiki. 2 godz.

5. Przemiany gazów: politropowa, izochoryczna, izobaryczna, izotermiczna, adiabatyczna. Przemiany odwracalne i nieodwracalne. Przemiany fazowe. Entropia i druga zasada termodynamiki. 2 godz.

6. Obieg termodynamiczny, silniki cieplne, obieg teoretyczny Carnota, obiegi rzeczywiste. Sprawność energetyczna. 2 godz.

7. Wymiana ciepła, sposoby transportu ciepła: przewodzenie, konwekcja, promieniowanie. Prawo Fouriera i prawo Stefana Boltzmanna. Ustalone przenikanie ciepła przez wielowarstwową przegrodę płaską i walcową. 3 godz.

Ćwiczenia (30 godz.)

(audytoryjne 4 godz.: poz. 2-3, projektowe 26 godz.: poz. 1, 4-15)

1. Omówienie podstawowych jednostek z zakresu termodynamiki, przeliczanie jednostek.

Obliczanie zmian parametrów gazów w oparciu prawa Boyle'a -Mariotte'a, Gay-Lussaca, Charlesa. 2 godz.

2. Wyznaczenie wielkości stałych gazowych dla powietrza, pary wodnej i dwutlenku węgla, Przykłady wykorzystania równania stanu gazu do obliczenia zmian jego parametrów (ciśnienie, objętość, masa, temperatura). 2 godz.

3. Elementy dynamiki gazów - zastosowanie równań bilansu energii (równania Bernouliego) i zachowania masy. 2 godz.

4. Obliczenia parametrów termodynamicznych przepływów ściśliwych. 2 godz.

5. Kolokwium z podstaw termodynamicznych przepływu płynów w instalacjach. 2 godz.

6. Określenie ciśnienia cząstkowego pary wodnej i temperatury punktu rosy. Obliczenie zawartości wilgoci w powietrzu. Związki ilościowe pomiędzy wilgotnością względną, bezwzględną, ciśnieniem i temperaturą wilgotnego powietrza. 2 godz.

7. Obliczenia entalpii powietrza wilgotnego. Zasada posługiwania się wykresem psychrometrycznym Moliera. 2 godz.

8. Kolokwium z przemian gazowych, równania stanu gazu i psychrometrii powietrza wilgotnego. 2 godz.

9. Przykłady obliczenia pracy technicznej w idealnej i rzeczywistej maszynie przepływowej. Bilans energii maszyny przepływowej. 2 godz.

10. Obliczenie entropii ciała stałego i gazu. Sporządzenie wykresu p-v i T-s w przemianach gazów doskonałych i półdoskonałych. Określenie sprawności silnika cieplnego. 2 godz.

11. Kolokwium ze znajomości określenia zamiany ciepła na pracę, entropii i bilansu energii silników cieplnych. 2 godz.

12. Obliczenie przepływu ciepła przez zadaną, wielowarstwową przegrodę budowlaną. Określenie gęstości strumienia ciepła i rozkładu temperatury. 2 godz.

13. Obliczenie strat ciepła dla izolowanych i nieizolowanych termicznie rur z ciepłą wodą. 2 godz.

14. Kolokwium z przenikania ciepła przez przegrody płaskie i walcowe. 2 godz.

15. Zaliczenie przedmiotu. 2 godz.

1. Pabis J., Podstawy techniki cieplnej w rolnictwie. PWRiL, Warszawa, 1983.

2. Szargut J., Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa, 2000.

3. Kaleta A., Zbiór zadań z techniki cieplnej. SGGW, Warszawa, 1993.