Podstawy wymiany ciepła

Zapoznanie się z poszczególnymi mechanizmami wymiany ciepła i masy oraz analiza tych zjawisk w zagadnieniach inżynierskich.

Treści kształcenia

- Mechanizmy wymiany ciepła (przewodzenie-prawo Fouriera, konwekcja-prawo Newtona, promieniowanie-prawo Stefana-Boltzmanna). Ustalone przewodzenie jednowymiarowe przez jednowarstwową i złożoną ściankę płaską, cylinder i kulę. Opór termiczny. Opór kontaktowy. Przenikanie ciepła przez przegrody. Ogólne równanie przewodzenia z uwzględnieniem nieustalonego przewodzenia jedno- i wielowymiarowego, ze źródłami ciepła, w różnych układach współrzędnych. System przewodząco – konwekcyjny w przypadku ustalonej wymiany ciepła dla płaskiego żebra. Sprawność żebra; Nieustalona wymiana ciepła przez: system skupiony, ciało półnieskończone z różnymi warunkami brzegowymi (stałej temperatury, stałego strumienia ciepła i warunkiem konwekcyjnym).

- Fizyczny mechanizm konwekcji. Klasyfikacja przepływów. Warstwa przyścienna i termiczna warstwa przyścienna. Przepływ laminarny i turbulentny. Równanie różniczkowe konwekcyjnej wymiany ciepła-rozwiązanie dla płaskiej płyty. Bezwymiarowe równanie konwekcyjnej wymiany ciepła w postaci bezwymiarowej. Analogia między wymianą ciepła i pędu.

- Rodzaje wymienników ciepła. Współczynnik przenikania ciepła. Bilans energetyczny wymienników ciepła. Średnia logarytmiczna różnica temperatury-obliczanie wymienników. Sprawność wymiennika ciepła -liczba jednostek przenikania ciepła (NTU)-obliczanie wymienników.

- Promieniowanie elektromagnetyczne i cieplne. Właściwości promieniste ciał.

Emisyjność. Tożsamość Kirchhoffa. Prawo Plancka. Reguła przesunięć Wiena. Ciała szare. Współczynniki konfiguracji (kształtu) promieniowania. Prawo wzajemności. Intensywność promieniowania i jej związek z natężeniem promieniowania. Promieniowanie między ciałami nieczarnymi. Jasność i opromienienie. Sieci promieniowania. Ekrany.

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

Wiśniewski Stefan, Wiśniewski Tomasz: - Wymiana ciepła - WNT. - 2014

Cengel, Yunus A.: - Heat and mass transfer : a practical approach - McGraw-Hill. - 2007

Holman, J.P.: - Heat transfer - McGraw-Hill International. - 2010

Frank P. Incropera, i inni - Fundamentals of Heat and Mass transfer - John Wiley & Sons. - 2007

Kreith, F.; Boehm, R.F, i inni: - Heat and Mass Transfer. Mechanical Engineering Handbook - Boca Raton: CRC Press . - 1999

Pudlik W. - Wymiana ciepła i wymienniki ciepła - Biblioteka Główna Pol. Gdańskiej. - 2012

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

Wolańczyk Francieszek - Wymiana ciepła. Przykłady i zadania. Materiały pomocnicze - Oficyna Wydawn.Pol. Rzesz.. - 2009

Kostowski E. red. - Zbiór zadań z przepływu ciepła - Wyd. Pol. Śląskiej. - 2003

Holman J.P. - Experimental Methods for Engineers - McGraw Hill. - 2012

Bieniasz B. red. - Wymiana ciepła i masy : laboratorium - Oficyna Wyd. Pol. Rzeszowskiej. - 2001

Furmański Piotr, Domański Roman - Wymiana Ciepła. Przykłady obliczeń i zadania - Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej. - 2004

Wilk J., Smusz R.: - Wymiana ciepła : tablice i wykresy : materiały pomocnicze - Oficyna Wyd. PRz.. - 2009

Czesław Oleśkowicz - Popiel, Janusz Wojtkowiak - Eksperymenty w wymianie ciepła - Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. - 2007

Literatura do samodzielnego studiowania

Cengel, Yunus A.: - Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer - McGraw -Hill. - 2008

John H. Lienhard IV, John H. Lienhard V - A Heat Transfer Texbook - Phlogiston Press. - 2004

Jan Madejski - Teoria wymiany ciepła - Wyd. Uczeln. Pol. Szczecińskiej. - 1998

Kostowski E.: - Promieniowanie cieplne - Wyd. Pol. Śl.. - 2009

Holman J.P. - Solutions Manual to Accompany Heat Transfer - McGraw Hill. - 2010

Frank P. Incropera - Students Guide and Solution Manual to Fundamentals of Heat and Mass transfer - John Wiley & Sons. - 2007

Domański R. - Wymiana ciepła. Podstawy teoretyczne. Wybrane zagadnienia. - Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa, nr 43. - 2017

Domański R. - Wymiana ciepła. Wykorzystanie programu MathCad do obliczeń procesów wymiany ciepła - Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa. - 2017

Literatura uzupełniająca

Je-Chin Han, Sandip Dutta, Srinath Ekkad: - Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology - CRC Press. - 2013

Sadik Kakac, Hongtan Liu, Anchasa Pramuajaroenkij - Heat Exchangers, Selection, Rating and Thermal Design - CRC Press. - 2012