Energetyka wód i atmosfery
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | MM/A-DI>EWiAII | ||||||||||||||||||
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) | ||||||||||||||||||
Nazwa przedmiotu: | Energetyka wód i atmosfery | ||||||||||||||||||
Jednostka: | Katedra Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej | ||||||||||||||||||
Grupy: | |||||||||||||||||||
Punkty ECTS i inne: |
0 LUB
6.00
(w zależności od programu)
|
||||||||||||||||||
Język prowadzenia: | polski | ||||||||||||||||||
Pełny opis: |
Tematyka zajęć obejmuje zagadnienia aerodynamiki turbin wiatrowych i hydrodynamiki turbin wodnych niezbędne dla inżyniera zajmującego się odnawialnymi źródłami energii. Omawiane są zagadnienia konstrukcyjne turbin wiatrowych i wodnych. Wykład wprowadza również elementy fizyki atmosfery i hydrosfery. Zajęcia laboratoryjne dotyczą w głównej części eksperymentalnego aspektu zagadnień objętych wykładem. Treści kształcenia - 1. Budowa atmosfery, statyka atmosfery, globalna cyrkulacja atmosferyczna, procesy fizykochemiczne w atmosferze, zmiany klimatyczne. 2. Charakterystyki przepływowe i energetyczne wiatru. Wiatr jako zjawisko fizyczne. źródła powstawania wiatru. Podstawowe charakterystyki wiatru. Rozkłady prędkości wiatru w funkcji wysokości nad powierzchnią gruntu oraz szorstkości terenu. Rozkład gęstości mocy strumienia powietrza w funkcji wysokości. Porywy wiatru, turbulencja atmosferyczna. Średnioroczna prędkość wiatru i jej rozkład. Rozkład Weibula i Rayleigh'a. Średnioroczny potencjał energetyczny wiatru. - Układy konstrukcyjne turbin wiatrowych: o osi poziomej, i pionowej: Savoniusa i Darriusa. Turbiny otwarte i z otunelowaniem typu "wind-lens" Energetyczna wydajność elektrowni wiatrowej w funkcji prędkości średniorocznej wiatru i wysokości osi wirnika. Przybliżona ocena zasobów energii wiatru w Polsce oraz jej zmiany sezonowe. Wpływ parametrów atmosferycznych powietrza na wydajność energetyczną EW. Czynniki wpływające na możliwości wykorzystania energii wiatru. Pomiar podstawowych parametrów wiatru dla potrzeb energetyki wiatrowej. 4. Podstawowe parametry i charakterystyki turbin wiatrowych o osi poziomej i pionowej. Przegląd dotychczasowych konstrukcji. Stosowane rozwiązania podstawowych zespołów. Eksperymentalne metody badawcze w energetyce wiatrowej. Zarys teorii podobieństwa w badaniach modelowych. Tunele aerodynamiczne. Metody pomiaru prędkości z uwzględnieniem analizy dokładności pomiaru. Pomiary Badania modelowe turbiny wiatrowej . 6. Teoretyczne metody badawcze w energetyce wiatrowej. Przepływy potencjalne. Zarys teorii profilu. Charakterystyki profili lotniczych, siła nośna i oporu opływu. Warstwa przyścienna. Teoria strumieniowa turbiny wiatrowej. Granica Betza. Dyskusja nad twierdzeniem Betza. Modyfikowana metoda Witoszyńskiego dla turbiny z osią poziomą. Metoda Wilsona dla turbiny o pionowej osi obrotu. - Generatory energii elektrycznej stosowane w energetyce wiatrowej, układy regulacji, pomiary, akumulacja energii elektrycznej. - 8. Projektowanie elektrowni wiatrowych: Adaptacja metody Larrabe'go do określenia podstawowych parametrów geometrycznych turbiny. Turbina o minimalnych stratach indukowanych. Liczba łopat, geometria i konstrukcja łopat turbiny. Wybór rozkładu współczynnika siły nośnej wzdłuż promienia łopaty. Ograniczenia geometryczne, aerodynamiczne i aeroakustyczne nakładane dla konstrukcji wirnika. Obciążenia łopat i wieży nośnej. Obliczenia rozkładu ciśnienia na profilu łopaty. Porównanie obliczeń z danymi doświadczalnymi. Farmy wiatrowe: interferencja turbin w farmie. Meandrowanie śladu aerodynamicznego. - Zjawiska towarzyszące pracy elektrowni wodnych. Przepływy w kanałach otwartych: profil prędkości w kanale otwartym. Przelewy miernicze. Jednowymiarowy model ruchu równomiernego w kanale otwartym. Równanie Bernoulliego dla kanałów otwartych. Spadek niwelacyjny i hydrauliczny koryta. Promień hydrauliczny. Ruch podkrytyczny (spokojny) i nadkrytyczny (rwący). Głębokość krytyczna. Wydatek krytyczny. Krytyczna liczba Froude’a. Zjawisko odskoku hydraulicznego Bidone’a i jego zastosowania: (walka z erozją dna) Przepływy zewnętrzne i opływ łopat Uderzenie hydrauliczne w rurociągu: uderzenie prost i nieproste, wzór Żukowskiego. Kawitacja i pseudokawitacja: warunki powstawania, liczba kawitacyjna. kawitacja lokalna i superkawitacja wir z jądrem kawitacyjnym; szum kawitacyjny, mechanizm erozji kawitacyjnej. - Elektrownie wodne: Typologia turbin wodnych, turbiny śmigłowe, Kaplana, Francisa, Deriaza, Banki-Michella-Stellera, Peltona, Gilkesa. Moc i wyróżnik szybkobieżności. Zakresy stosowalności poszczególnych rozwiązań. Sprawność turbiny wodnej. Równanie Eulera dla turbiny wodnej. Rury ssawne.Typy elektrowni wodnych: przyzaporowe, z derywacją kanałową i derywacją rurociągową, przepływowe. Elementy konstrukcyjne elektrowni. Obliczenia optymalnego wydatku i mocy dla zadanej konfiguracji elektrowni z rurociągiem ciśnieniowym. Obiczenia geometrii turbiny Kaplana. Ocena zagrożenia uderzeniem hydraulicznym w rurociągu ciśnieniowym. Obliczenia optymalnego wydatku i mocy dla zadanej konfiguracji elektrowni z rurociągiem ciśnieniowym. Ocena zagrożenia uderzeniem hydraulicznym. Prognozowanie powstawania kawitacji na profilu łopaty turbiny Kaplana |
||||||||||||||||||
Literatura: |
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych J. V. Iribarne, H.-R. Cho - Fizyka Atmosfery - PWN Warszawa. - 1988 St. Gumuła, T. Knap, P. Strzelczyk, Z. Szczerba - Energetyka Wiatrowa - Wyd. Naukowo Dydaktyczne AGH Kraków. - 2006 Wł. Krzyżanowski - Turbiny wodne: konstrukcja i zasady regulacji - WN-T, Warszawa. - 1971 Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych St. Gumuła, T. Knap, P. Strzelczyk, Z. Szczerba - Energetyka Wiatrowa - Wyd. Naukowo Dydaktyczne AGH Kraków. - 2006 Literatura do samodzielnego studiowania J. V. Iribarne, H.-R. Cho - Fizyka Atmosfery - PWN Warszawa. - 1988 St. Gumuła, T. Knap, P. Strzelczyk, Z. Szczerba - Energetyka Wiatrowa - Wyd. Naukowo Dydaktyczne AGH Kraków. - 2006 Literatura uzupełniająca Piotr Strzelczyk - Aerodynamika Małych Prędkości - OW PRz. - 2003 J. F. Maweell, J.G. McGowan, A.L. Rogers - Wind Energy Explained, Teory, Design and Application - John Wiley & Sons. - 2002 |
||||||||||||||||||
Efekty uczenia się: |
|
||||||||||||||||||
Metody i kryteria oceniania: |
|
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)
Okres: | 2019-10-01 - 2020-01-31 |
Przejdź do planu
PN WT LAB
PRO
WYK
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 15 godzin
Projekt, 15 godzin
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Małgorzata Kmiotek, Zygmunt Szczerba | |
Prowadzący grup: | Małgorzata Kmiotek, Zygmunt Szczerba | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: | Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)
Okres: | 2020-10-01 - 2021-02-01 |
Przejdź do planu
PN WT WYK
ŚR LAB
CZ PRO
PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 15 godzin
Projekt, 15 godzin
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Marek Szumski | |
Prowadzący grup: | Marek Szumski | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: | Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza.