Wymiana ciepła i masy

Obowiązkowy

Zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami inżynierskimi z zakresu wymiany ciepła i masy oraz elementami teorii wymiany ciepła w urządzeniach technicznych, układach i systemach w inżynierii rolno-spożywczej. Nauczenie metodologii obliczeń w zakresie zagadnień wymiany ciepła i masy, obliczeń parametrów cieplnych procesów i zagadnień cieplnych w urządzeniach i systemach w inżynierii rolno-spożywczej. Zapoznanie studentów z metodologią pomiarów cieplnych wielkości fizycznych.

Wykład: Podstawowe rodzaje wymiany ciepła. Strumień ciepła. Gęstość strumienia ciepła. Prawo Fouriera. Przewodność cieplna. Opór przewodzenia ciepła. Równanie różniczkowe nieustalonego przewodzenia ciepła. Ustalone przewodzenie ciepła przez ściankę płaską. Ustalone przewodzenie ciepła przez ściankę cylindryczną. Przewodzenie ciepła w prętach i żebrach. Powierzchnie ożebrowane. Nieustalone przewodzenie ciepła. Numeryczne metody rozwiązywania zagadnień przewodzenia ciepła. Wymiana ciepła w płynach. Konwekcja wymuszona i swobodna. Przejmowanie ciepła. Prawo Newtona. Współczynnik przejmowania ciepła. Opór przejmowania ciepła. Liczby podobieństwa: Reynoldsa, Prandtla, Grashofa, Nusselta. Przenikanie ciepła przez przegrodę płaską. Przenikanie ciepła przez przegrodę cylindryczną. Rozkład temperatury w wymiennikach ciepła: współprądowym, przeciwprądowym i krzyżowym. Wymiana ciepła przez promieniowanie. Podstawowe pojęcia i prawa promieniowania: Kirchhoffa, Lamberta, Plancka, Wiena, Stefana-Boltzmanna. Wymiana masy. Suszenie - proces równoczesnej wymiany ciepła i masy. Wykres i-x.

Ćwiczenia: Ustalone przewodzenie ciepła przez ściankę płaską. Ustalone przewodzenie ciepła przez ściankę cylindryczną. Konwekcja wymuszona i swobodna. Przenikanie ciepła przez przegrodę płaską. Przenikanie ciepła przez przegrodę cylindryczną. Wymiana ciepła przez promieniowanie. Wykres i-x. Nawilżanie powietrza. Suszenie wilgotnych materiałów.

Laboratorium: Ćw.1. Badanie wymiany ciepła przy konwekcji swobodnej. Ćw.2. Określenie temperatury odczuwalnej w pomieszczeniu. Ćw.3. Określenie temperatury pirometrem optycznym. Ćw.4. Badanie wymiennika typu rura w rurze - Wymiana ciepła w warunkach przepływu współprądowego i przeciwprądowego. Ćw.5. Badanie wymiennika typu rura w rurze - Wpływ charakteru przepływu na wymianę ciepła. Obliczenia liczby Reynoldsa i liczby Nusselta. Ćw.6. Badanie wymiennika typu rura w rurze - Bilans energii dla wymiennika i analiza strat ciepła

Literatura podstawowa: 1. Lewicki P.P. (red): Inżynieria procesowa i aparatura przemysłu spożywczego, WNT, Warszawa, 2017. 2. Inżynieria i aparatura przemysłu spożywczego. Część II (Praca zbiorowa) Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2000. 3. Pieńkowski C.A.: Przepływ ciepła i wymienniki. Wydaw. Politechniki Białostockiej, Białystok, 2007. 4. Witrowa-Rajchert D. i Lewicki P.P. (red): Wybrane zagadnienia obliczeniowe inżynierii żywności, Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2012. 5. Gajewski W. i inni (pod redakcją W. Gajewskiego): Laboratorium z termodynamiki i wymiany ciepła. Wydaw. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2005.

Literatura uzupełniająca: 1. Wierzbicka A., Biller E.: Wybrane procesy w technologii żywności, Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2003. 2. Zadania projektowe z inżynierii procesowej (Praca zbiorowa), Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2009. 3. Glijer L.: Suszenie drewna i nie tylko. Wydawnictwo „Wieś jutra”, Warszawa, 2011. 4. Cengel Y.A., Ghajar A.J.: Heat and mass transfer: fundamentals and applications. McGraw-Hill, Singapore, 2011.

Zna i rozumie w zaawansowanym stopniu zagadnienia z wymiany ciepła i masy, będące podstawą procesów zachodzących w inżynierii rolno-spożywczej.

Zna i rozumie w zaawansowanym stopniu wybrane zagadnienia z zakresu wiedzy szczegółowej, konieczne do zrozumienia procesów cieplnych i przepływowych, występujących w inżynierii rolno-spożywczej.

Potrafi wykorzystać podstawy teoretyczne z wymiany ciepła i masy do obliczeń inżynierskich.

Potrafi planować i przeprowadzać zaawansowane eksperymenty oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski.

Potrafi działać w sposób kreatywny, współpracować w grupie, przyjmując w niej różne role.

Jest gotów do analizy treści pozyskiwanych z różnych źródeł oraz do krytycznej oceny możliwości ich wykorzystania w pracy zawodowej

W sytuacji zawieszenia funkcjonowania Uczelni poniższe formy zaliczenia będą realizowane z wykorzystaniem metod i technik kształcenia na odległość zapewniających ich kontrolę.

Wykład – egzamin pisemny, złożony z 3 pytań, za które można uzyskać po 2 pkt, czyli 6 pkt. łącznie.

Na ocenę bardzo dobrą student powinien uzyskać 5,5-6,0 pkt

Na ocenę dobry plus 4,75-5,25 pkt

Na ocenę dobrą 3,75-4,5 pkt

Na ocenę dostateczny plus 3,00-3,50 pkt

Na ocenę dostateczną 2,00-2,75 pkt

Wynik poniżej 2 pkt oznacza ocenę niedostateczną.

Są trzy terminy egzaminu: egzamin tzw. zerowy, egzamin w sesji egzaminacyjnej podstawowej i egzamin poprawkowy w sesji poprawkowej.

Ćwiczenia laboratoryjne – podstawowym warunkiem zaliczenia jest obecność na zajęciach (według Regulaminu studiów Politechniki Białostockiej można opuścić 3 godziny zajęć bez usprawiedliwienia, następne opuszczone godziny muszą być usprawiedliwione, inaczej student nie zalicza ćwiczeń), a także wykonanie wszystkich 6 ćwiczeń laboratoryjnych i bezbłędne wykonanie sprawozdań do każdego ćwiczenia przez zespół studentów oraz zaliczenie na ostatnich zajęciach pisemnego sprawdzianu końcowego na ocenę przynajmniej dostateczną.

Jak podano wyżej jednym z warunków zaliczenia jest wykonanie wszystkich ćwiczeń, dlatego w przypadku nieobecności na zajęciach student musi odrobić opuszczone ćwiczenie oraz wykonać z tego ćwiczenia sprawozdanie.

Jak podano wyżej jednym z warunków zaliczenia jest bezbłędne wykonanie wszystkich sprawozdań, dlatego w przypadku gdy prowadzący zajęcia sprawdzając sprawozdania znajdzie w nich błędy, studenci muszą poprawić te błędy do końca semestru. Jeżeli pomimo poprawiania w sprawozdaniu nadal są błędy student (wykonujący sprawozdanie) nie zalicza ćwiczeń laboratoryjnych.

Na sprawdzianie pisemnym studenci odpowiadają z 13 pytań dotyczących tematyki ćwiczeń. Te pytania są wcześniej znane studentom, ponieważ otrzymują je na początku semestru. Sprawdzian pisemny składa się z 3 pytań (wybranych z tych 13 pytań przez prowadzącego zajęcia), za które można uzyskać po 2 pkt, czyli 6 pkt łącznie.

Na ocenę bardzo dobrą student powinien uzyskać 5,5-6,0 pkt

Na ocenę dobry plus 4,75-5,25 pkt

Na ocenę dobrą 3,75-4,5 pkt

Na ocenę dostateczny plus 3,00-3,50 pkt

Na ocenę dostateczną 2,00-2,75 pkt

Wynik poniżej 2 pkt oznacza ocenę niedostateczną.

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych powinno być dokonane przed rozpoczęciem sesji egzaminacyjnej.

Ćwiczenia audytoryjne – podstawowym warunkiem zaliczenia jest obecność na zajęciach (według Regulaminu studiów Politechniki Białostockiej można opuścić 3 godziny zajęć bez usprawiedliwienia, następne opuszczone godziny muszą być usprawiedliwione, inaczej student nie zalicza ćwiczeń), a także zaliczenie sprawdzianu końcowego na ocenę dostateczną.

Na sprawdzianie końcowym są trzy zadania: jedno z przewodzenia ciepła w ścianie płaskiej, drugie z przewodzenia ciepła w ścianie cylindrycznej lub konwekcji, trzecie z promieniowania ciepła, za które można uzyskać po 2 pkt, czyli 6 pkt. łącznie.

Na ocenę bardzo dobrą student powinien uzyskać 5,5-6,0 pkt

Na ocenę dobry plus 4,75-5,25 pkt

Na ocenę dobrą 3,75-4,5 pkt

Na ocenę dostateczny plus 3,00-3,50 pkt

Na ocenę dostateczną 2,00-2,75 pkt, przy czym warunkiem uzyskania tej oceny jest zrobienie jednego całego zadania, czyli nie mogą być zrobione dwa zadania w połowie, trzy zadania w jednej trzeciej itp.

Wynik poniżej 2 pkt oznacza ocenę niedostateczną. Niezrobienie jednego całego zadania również oznacza ocenę niedostateczną.

Są dwa terminy: zaliczenie i zaliczenie poprawkowe.

Zaliczenie i poprawa ćwiczeń audytoryjnych powinny być dokonane przed rozpoczęciem sesji egzaminacyjnej.