Chłodnictwo i Kriogenika MSN110073W

Prowadzący

• Dr inż. Agnieszka Piotrowska, dr inż. Tomasz Hałon
• imie.nazwisko@ pwr.edu.pl

Wymagania wstępne: podstawy termodynamiki, podstawy mechaniki płynów, podstawy wymiany ciepła i masy

Egzamin: Egzamin na pierwszym zjeździe w sesji (01.07.2022) o tej samej porze i w tym samym miejscu co wykład w semestrze. Poprawa na następnym zjeździe (08.07.2022). Test około 20 pytań jednokrotnego wyboru bez ujemnych punktów. Połowa z części chłodniczej i połowa z części kriogenicznej. 

Konspekt

1. Naturalne metody ziębienia. Roztwory i mieszaniny oziębiające. Termodynamiczne procesy i metody uzyskiwania niskich temperatur. Zagadnienia wprowadzające.
2. Symbolika, oznaczenia, wielkości, strumienie, wielkości właściwe, funkcje, Ustalanie podstawowych parametrów sprężarkowego lewobieżnego obiegu ziębienia. Systemy ziębienia.
3. Rzeczywiste obiegi ziębnicze systemów sprężarkowych. Obliczanie obiegów porównawczych Lindego. Metody poprawy efektywności obiegów.
4. Obliczenia hydrauliczne instalacji chłodniczych sprężarkowych. Dobór sprężarek chłodniczych do realizacji efektu ziębienia. Prowadzenie przewodów w sprężarkowych instalacjach chłodniczych.
5. Dobór podstawowych elementów sprężarkowej instalacji chłodniczej.
6. Metody osiągania temperatur kriogenicznych. Rozprężanie izentropowe, dławienie izentalpowe, wypływ swobodny. Przykłady zastosowań w skraplarkach i chłodziarkach kriogenicznych.
7. Chłodziarki gazowe i magnetyczne. Podstawy działania i zastosowania.
8. Metody uzyskiwania bardzo niskich temperatur – poniżej 1K.
9. Rozdział mieszanin gazowych, skraplanie, transport i zeotropowym a skroplonego gazu ziemnego (LNG)

Materiały

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3

Literatura

1. Czapp M., Charun H., Bohdal T., Wielostopniowe sprężarkowe urządzenia chłodnicze, Koszalin, Wyd. Uczelniane Politechniki Koszalińskiej 1997
2. Kołodziejczyk L., Rubik M., Technika chłodnicza w klimatyzacji, Warszawa, Arkady 1976
3.  Królicki Z., Termodynamiczne podstawy obniżania temperatur, Wrocław, Wydawnictwa Politechniki Wrocławskiej 2006
4. Niezgoda-Żelasko B., Zalewski W., Chłodnicze i klimatyzacyjne wymienniki ciepła. Obliczenia cieplne, Politechnika Krakowska Wydawnictwo PK, 2012
5. Szolc T., Chłodnictwo, Warszawa, PWSiZ 1980
6. Ullrich H. J., Technika chłodnicza, Poradnik. Gdańsk, IPPU MASTA 1998—t. 1, 1999—t. 2
7. Warczak W., Sprężarki i agregaty ziębnicze, WNT, Warszawa, 1987
8. Wiśniewski S., Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa Wyd.V,1999
9. Chorowski M., Kriogenika. Podstawy i zastosowania, IPPU Masta, Gdańsk, 2007

Sorpcyjne systemy energetyczneProwadzący

• dr inż. Tomasz Hałon
• bud. D-2, pok. 9d
• tomasz.halon@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Kurs Sorpcyjne Systemy Energetyczne dotyczy termodynamicznych podstaw uzyskiwania niskich temperatur w urządzeniach sorpcyjnych.

Wymagania wstępne: Student powinien posiadać wiedzę z następujących dziedzin: podstawy termodynamiki, podstawy mechaniki płynów, wymiana i wymienniki ciepła. Podstawy chłodnictwa mile widziane.

Egzamin: 10.02.2023 godz. 11:15 Sala 263 A4 Test abcd oraz dwa pytania otwarte dotyczące tematów przerobionych na zajęciach. Można korzystać z własnych notatek. Uczestnicy zostaną poinformowani o wynikach za pomocą systemu Edukacja.CL w ciągu kilku dni. Studenci, którzy z jakiegoś powodu nie mogą uczestniczyć w zaliczeniu muszą poinformować o tym fakcie z wyprzedzeniem.

Egzamin poprawkowy: 17.02.2023 godz. 11:15 Sala 263 A4 Dla osób, które nie podeszły do zaliczenia oraz tych które uzyskały wynik negatywny, zostanie zorganizowany test poprawkowy. Maksymalną możliwą do uzyskania na poprawce oceną jest 3.0 (dostateczny). Poprawka na ocenę wyższą dotyczy wyłącznie studentów, których nieobecność była rezultatem nieoczekiwanego istotnego zdarzenia losowego oraz tych, którzy przedstawią usprawiedliwienie lekarskie.

Konspekt zajęć

• Zajęcia 1 - Zakres wykładu, warunki zaliczenia, literatura. Charakterystyka podstawowych pojęć i definicji z termodynamiki roztworów, potrzebnych do modelowania obiegu absorpcyjnego. Historia i perspektywy chłodnictwa absorpcyjnego.
• Zajęcia 2 - Właściwości czynników roboczych (wodny roztwór amoniaku, wodny roztwór bromku litu) i ich wpływ na konstrukcję systemów absorpcyjnych. Budowa wykresu h-x dla wodnego roztworu amoniaku.
• Zajęcia 3 - Zastosowanie zasad bilansowania termodynamicznego do modelowania obiegu sorpcyjnego. Bilans cieplny amoniakalnego systemu sorpcyjnego na wykresie h-x. Bilanse substancjalne i cieplne procesów cząstkowych. Internetowy program Absorpcja 3D do wizualizacji i obliczeń obiegu wodno-amoniakalnego.
• Zajęcia 4 - Podstawy projektowania płaszczowo-rurowych aparatów do przemysłowej ziębiarki absorpcyjnej na przykładzie skraplacza, szczegóły konstrukcyjne: ortogonalny, heksagonalny i współśrodkowy układ rur, dobór dennic, króćców.
• Zajęcia 5 - Modele obliczeń cieplnych i hydraulicznych skraplaczy i parowaczy wodno-amoniakalnych systemów sorpcyjnych, przegląd konstrukcji: aparaty poziome, pionowe, wężownicowe, członowe.
• Zajęcia 6 - Zasady działania i obliczenia cieplne i hydrauliczne absorberów i desorberów wodno-amoniakalnych systemów sorpcyjnych, przegląd konstrukcji: aparaty poziome zalane i ociekowe oraz pionowe. Szczegóły konstrukcyjne.
• Zajęcia 7 - Właściwości pracy rektyfikatora w wodno-amoniakalnych systemach sorpcyjnych. Rola i konstrukcja deflegmatora, obliczanie teoretycznej i rzeczywistej ilości półek kolumny rektyfikacyjnej. Trendy rozwoju wodno-amoniakalnych systemów sorpcyjnych.
• Zajęcia 8 - Porównanie systemu sorpcyjnego przemysłowego i systemu absorpcyjno-dyfuzyjnego. Sposób działania systemu absorpcyjno-dyfuzyjnego, dobór czynników roboczych, wpływ geometrii systemu na efektywność jego pracy.
• Zajęcia 9 - Warianty konstrukcji systemów absorpcyjno-dyfuzyjnych, trendy rozwoju, charakterystyki pracy pompy termosyfonowej. Urządzenia absorpcyjno- dyfuzyjne – obieg wodoru w urządzeniu, zasady projektowania wymienników znajdujących się w obiegu wodoru.
• Zajęcia 10 - Budowa wykresu h-x i lgp-t dla wodnego roztworu bromku litu, identyfikacja punktów stanu i bilans cieplny jednoefektowego oziębiacza wody dla celów klimatyzacji, określenie COP oziębiacza sorpcyjnego.
• Zajęcia 11 - Identyfikacja punktów stanu i bilans cieplny dwuefektowego oziębiacza wody dla celów klimatyzacji, wpływ temperatury czynnika grzewczego na wybór wariantu systemu.
• Zajęcia 12 - Przegląd konstrukcji sorpcyjnych oziębiaczy wody, sorpcyjne oziębiacze wody w systemach solarnych, problemy eksploatacyjne (utrzymanie próżni, rekrystalizacja roztworu).
• Zajęcia 13 - Procesy adsorpcji i desorpcji. Klasyfikacja (adsorpcja fizyczna i chemiczna) oraz cechy charakterystyczne. Pary robocze i ich właściwości. Podstawowy obieg adsorpcyjny. Efektywność obiegu adsorpcyjnego.
• Zajęcia 14 - Analiza termodynamiczna obiegu adsorpcyjnego. Sposoby zwiększania współczynnika efektywności. Systemy wieloadsorberowe, z regeneracją, z regeneracją masy, z falą cieplną.
• Zajęcia 15 - Struktura złoża adsorbentu. Procesy dyfuzji oraz zjawiska cieplne. Przepływy międzycząsteczkowe i wewnątrzcząsteczkowe. Podstawy modelowania przepływu ciepła i masy w strukturze adsorbentu.

Slajdy

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6
• Wykład 7
• Wykład 8
• Wykład 9
• Wykład 10
• Wykład 11
• Wykład 12
• Wykład 13
• Wykład 14
• Wykład 15

Bibliografia

1. Herold K., Radermacher R., Sanford A. Klein – Absorption Chillers and Heat Pumps. CRC Press 1996
2. Królicki Z. – Termodynamiczne podstawy obniżania temperatur. Oficyna Wydawnicza PWr. Wrocław 2006
3. Maczek K. – Modelowanie matematyczne w optymalizacji urządzeń cieplnych sorpcyjnych. Monografia. Politechnika Krakowska 1984.

Pompy ciepła i kolektory słoneczne

Prowadzący

• dr hab. inż. Bogusław Białko, prof. uczelni
• bud. A-4, pok. 159
  
• boguslaw.bialko@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest przekazanie wiedzy specjalistycznej w zakresie podstaw teoretycznych pomp ciepła oraz metod wykorzystania niskotemperaturowych źródeł ciepła, nauczenie metodologii prowadzenia analiz termodynamicznych i energetycznych systemów pomp ciepła oraz przekazanie wiedzy specjalistycznej w zakresie podstaw teoretycznych wykorzystania energii słonecznej, działania kolektorów słonecznych i możliwości ich aplikacji.

Wymagania wstępne: Wiedza w zakresie termodynamiki, przekazywania ciepła i masy oraz mechaniki płynów.

Konspekt zajęć

1. Sposoby podziału i klasyfikacji pomp ciepła, ogólna charakterystyka grup. Typy, nazewnictwo.
2. Termodynamiczne podstawy działania pomp ciepła. Sposoby realizacji. Obieg idealny, porównawczy, rzeczywisty pomp ciepła.
3. Dolne źródła ciepła. Naturalne, sztuczne – ciepło odpadowe. Charakterystyka, parametry, koherentność. Ocena przydatności źródeł ciepła niskotemperaturowych w warunkach krajowych. Charakterystyka, efektywność, wykorzystanie w systemach klimatyzacyjnych.
4. Pompa ciepła w systemie ogrzewania i przygotowania CWU. Akumulacja ciepła i akumulatory ciepła. Charakterystyka, stosowane czynniki.
5. Słońce i jego promieniowanie, prawa promieniowania. Kolektory słoneczne – budowa, klasyfikacja, podział.
6. Obliczenia projektowe kolektorów słonecznych – współczynniki wnikania, przewodzenia i przejmowania ciepła. Sprawność płaskich kolektorów słonecznych.
7. Kolektory słoneczne cylindryczne, paraboliczne i próżniowe. Ogniwa fotowoltaiczne. Mechanizm efektu, budowa ogniwa, sprawność i sposoby jej podwyższenia Możliwości rozwoju technologii ogniw fotowoltaicznych. Współpraca kolektorów słonecznych z instalacjami słonecznymi i pompami ciepła.
8. Kolokwium zaliczeniowe

Materiały do wykładów

Slajdy do wykładu:

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6 i 7
• Wykład 8

Bibliografia

1. Brodowicz K., Dyakowski T.: Pompy Ciepła, PWN, Warszawa 1990
2. Lewandowski W. M.: Proekologiczne źródła energii odnawialnej, WNT, Warszawa 2002
3. Nowicki J.: Promieniowanie słoneczne ja źródło energii, Arkady, Warszawa 1980
4. Rubik M.: Pompy ciepła – poradnik, Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w Budownictwie, Warszawa 1999
5. Smolec W.: Fototermiczna konwersja energii słonecznej, PWN, Warszawa 2000
6. Wiśniewski G.: Kolektory słoneczne. Poradnik wykorzystania energii słonecznej, COIB, Warszawa 1992
7. Zasady projektowania urządzeń słonecznych do celów grzewczych, skrypt PWr, Wrocław 1986
8. Domański R.: Magazynowanie energii cieplnej, PWN, Warszawa 1990
9. Zalewski W.: Pompy ciepła – podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań, Politechnika Krakowska, Skrypt, Kraków 1995
10. Wykorzystanie energii słonecznej w budownictwie jednorodzinnym, COIB, Warszawa 1991

Obiekty chłodnicze

Prowadzący

• dr inż. Stefan Reszewski
• bud. D-2, pok. 9d
  
• stefan.reszewski@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest zapoznanie studentów z pojęciem łańcucha chłodniczego, procesów cieplnych mających miejsce w przechowalnictwie, zaznajomienie z modelami matematycznymi realizacji procesów chłodzenia oraz zamrażania i rozmrażania żywności oraz projektowania instalacji chłodniczych sprężarkowych i absorpcyjnch.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie obiegów termodynamicznych odwracalnych i nieodwracalnych, przekazywania ciepła i masy, oraz projektowania instalacji chłodniczych sprężarkowych i absorpcyjnch.

Konspekt zajęć

1. Pojęcie łańcucha chłodniczego. Przedstawienie podstawowych procesów mających miejsce w przechowalnictwie żywności. Wpływ niskich temperatur na tkanki i komórki.
2. Procesy chłodzenia oraz charakterystyka najważniejszych procesów towarzyszących. Powietrze jako środowisko chłodzące.
3. Teoria zamrażania żywności. Zamrażanie żywności technikami owiewowymi.
4. Zamrażanie żywności technikami owiewowymi - fluidyzacja.
5. Model matematyczny. Zamrażanie kontaktowe i w cieczach kriogenicznych.
6. Procesy chłodnicze w przetwórstwie mleka.
7. Procesy chłodnicze w przetwórstwie mięsa.
8. Procesy chłodnicze w przetwórstwie browarnictwie.
9. Chłodnie i mroźnie składowe. Chłodnictwo w centrach logistycznych, komory przechowalnicze wolnostojące.
10. Morski transport chłodniczy. Chłodnie i mroźnie na statkach. Dalekomorskie kontenery chłodnicze.
11. Chłodniczy transport kolejowy. Chłodniczy transport kołowy.
12. Chłodnictwo komercyjne, supermarkety.
13. Meble chłodnicze: szafy chłodnicze, lady, regały chłodnicze i mroźnicze.
14. Chłodnictwo w domowym AGD.
15. Kolokwium.

Materiały do wykładów

Slajdy do wykładu:

• Zamrażanie żywności technikami owiewowymi
• Procesy chłodnicze w przetwórstwie mleka
• Procesy chłodnicze w przetwórstwie mięsa
• Chłodnie i mroźnie składowe. Chłodnictwo w centrach logistycznych, komory przechowalnicze wolnostojące.
• Chłodnictwo komercyjne, supermarkety
• Meble chłodnicze
• Chłodnictwo w transporcie

Bibliografia

1. Rex Miller, Mark R. Miller, Air conditioning and refrigeration McGraw-Hill Professional Publishing,2006
2. Handbook: refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning ASHRAE 2006
3. Recknagel, Sprenger,Schramek Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo Omni Scala 2008 wydanie 3
4. K.E. Herold, R. Rademacher, S.A. Klein, Absorption Chillers and Heat Pumps, CRC Press LLC, 1996
5. G. Alefeld, R. Rademacher, Heat Conversion Systems, CRC Press, 1994

Instalacje cieplne i klimatyzacyjne

Prowadzący

• dr inż. Stefan Reszewski
• bud. D-2, pok. 9d
  
• stefan.reszewski@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest zapoznanie studentów z termodynamicznymi podstawami funkcjonowania instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych, zaznajomienie z parametrami technicznymi i użytkowymi instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych oraz przygotowanie do opracowania projektów z zakresu instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie obiegów termodynamicznych odwracalnych i nieodwracalnych, przekazywania ciepła i masy, oraz mechaniki płynów.

Konspekt zajęć

1. Bilans zapotrzebowania na ciepło dla obiektów. Mikroklimat pomieszczenia. Obszar komfortu.
2. Wykres i-x dla powietrza wilgotnego. Przemiany powietrza wilgotnego możliwe do realizacji za pomocą systemów grzewczych bezpośrednich oraz pośrednich. Określanie wielkości strumienia wentylującego. Kierunek przemiany powietrza w pomieszczeniu.
3. Normowanie całoroczne. Odzysk ciepła w systemach klimatyzacyjnych. Rekuperacja, recyrkulacja.
4. Pojęcie dostawy mediów do realizacji efektu klimatyzacji. Przygotowanie ciepła dla systemu klimatyzacyjnego oraz grzewczego z pompą ciepła.Systemy akumulacji ciepła dla potrzeb CWU- model matematyczny.
5. Nawilżanie powietrza w systemach klimatyzacyjnych i dowilżanie powietrza w pomieszczeniach.
6. Ogrzewnictwo. Systemy zmienno i stało przepływowe. Regulacja ilościowa i jakościowa.
7. Dobór elementów wodnych instalacji grzewczych i chłodniczych.
8. Kolokwium.

Materiały do wykładów

Slajdy do wykładu:

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6
• Wykład 7

Wykres i-x z krzywą klimatyczną Wrocławia.

Bibliografia

1. Rex Miller, Mark R. Miller, Air conditioning and refrigeration McGraw-Hill Professional Publishing,2006
2. Handbook: refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning ASHRAE 2006
3. Recknagel, Sprenger,Schramek Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo Omni Scala 2008 wydanie 3
4. K.E. Herold, R. Rademacher, S.A. Klein, Absorption Chillers and Heat Pumps, CRC Press LLC, 1996
5. G. Alefeld, R. Rademacher, Heat Conversion Systems, CRC Press, 1994

Energetyka jądrowa

Prowadzący

• dr inż. Wojciech Zacharczuk
• bud. A-4 pok. 108
• wojciech.zacharczuk@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest przekazanie studentom podstawowej wiedzy z zakresu fizyki i teorii reaktorów jądrowych. Zapoznanie z budową i zasadą działania współczesnych energetycznych reaktorów jądrowych. Zaznajomienie z zasadami bezpieczeństwa w energetyce jądrowej. Omówienie wybranych zagadnień związanych z jądrowym cyklem paliwowym.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie fizyki, podstaw termodynamiki, przekazywania ciepła i masy oraz mechaniki płynów. Znajomość wybranych zagadnień związanych z budową i eksploatacją elektrowni konwencjonalnych.

Konspekt zajęć

1. Wprowadzenie do zagadnienia energetyki jądrowej. Perspektywy rozwoju energetyki jądrowej w Polsce i na świecie.
2. Budowa atomu i jego jądra. Defekt masy i energia wiązania. Reakcja jądrowa – definicja, przykłady.
3. Promieniotwórczość. Rodzaje rozpadów promieniotwórczych i ich charakterystyka. Prawo rozpadu promieniotwórczego.
4. Reakcje jądrowe z udziałem neutronów. Charakterystyka neutronów. Pojęcie przekroju czynnego. Spowalnianie neutronów (moderacja). Rozszczepienie jądra atomowego.
5. Reakcja łańcuchowa – warunek samopodtrzymania się reakcji. Pojęcie masy krytycznej.
6. Dynamika reaktora – istota regulacji mocy reaktora, efektywny współczynnik mnożenia neutronów. Pojęcie reaktywności.
7. Historia, rozwój i klasyfikacja reaktorów jądrowych.
8. Reaktor lekkowodny ciśnieniowy typu PWR – budowa, zasada działania, parametry pracy, charakterystyka cieplno-przepływowa. Konstrukcja rdzenia i elementów paliwowych. Wybrane zagadnienia z zakresu eksploatacji reaktorów PWR.
9. Zasady sterowania mocą bloku jądrowego z reaktorem PWR – układ regulacji mocy. Główne układy pomocnicze oraz systemy bezpieczeństwa reaktora PWR.
10. Reaktor lekkowodny wrzący typu BWR – budowa, zasada działania, parametry pracy. Konstrukcja rdzenia i elementów paliwowych. Wybrane zagadnienia z zakresu eksploatacji reaktorów BWR.
11. Reaktor ciężkowodny ciśnieniowy typu PHWR – budowa, zasada działania, parametry pracy. Konstrukcja rdzenia i elementów paliwowych. Wybrane zagadnienia z zakresu eksploatacji reaktorów kanałowych.
12. Reaktory jądrowe III/III+ Generacji – charakterystyka ogólna. Podstawowe parametry eksploatacyjne. Charakterystyczne cechy bezpieczeństwa – systemy pasywne.
13. Wprowadzenia do zagadnienia bezpieczeństwa energetyki jądrowej. Charakterystyka źródeł potencjalnego zagrożenia. Podstawowe zasady i środki zapewnienia bezpieczeństwa elektrowni jądrowych – zasada obrony w głąb.
14. Cykl paliwowy w energetyce jądrowej. Charakterystyka poszczególnych etapów jądrowego cyklu paliwowego.
15. Kolokwium zaliczeniowe.

Bibliografia

1. Kubowski J., Nowoczesne elektrownie jądrowe, WNT 2010
2. Praca zbiorowa, Wszystko o energetyce jądrowej, AREVA, 2008
3. Celiński Z., Energetyka jądrowa, PWN 1991
4. Jezierski G., Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT 2005
5. Lech M., Elektrownie jądrowe, WPWr 1992
6. Kierunki rozwoju elektrowni jądrowych, WPWr 1997

Termodynamiczne podstawy inżynierii cieplnej

Prowadzący

• prof. dr hab. inż. Zbigniew Królicki
• bud. A-4, 258
• zbigniew.krolicki@pwr.edu.pl

Omówienie: Celem zajęć jest zapoznanie z termodynamicznymi podstawami funkcjonowania urządzeń cieplnych, z parametrami technicznymi i użytkowymi wymienników ciepła oraz z termodynamicznymi obiegami lewobieżnymi.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie obiegów termodynamicznych odwracalnych i nieodwracalnych. Znajomość zagadnień związanych z wymianą ciepła i masy.

Konspekt

1. Zagadnienia wprowadzające. Symbolika, oznaczenia wielkości, strumienie, wielkości właściwe, funkcje, bilansowanie energii substancji , zasady zachowania.
2. Własności termodynamiczne, fizykochemiczne, charakterystyczne przemiany rzeczywistych nośników ciepła. Przemiany fazowe.
3. Podstawowe urządzenia i wymienniki stosowane w inżynierii cieplnej.
4. Termodynamiczne zasady obniżania temperatury.
5. Termodynamiczne zasady uzyskiwania temperatur kriogenicznych.
6. Termodynamiczne podstawy kompresji ciepła niskopotencjalnego.
7. Termodynamiczne podstawy obiegów parowych prawobieżnych i lewobieżnych.
8. Metody poprawy efektywności parowych obiegów termodynamicznych.
9. Porównawcze obiegi ziębnicze.
10. Porównawcze obiegi kriogeniczne.
11. Podstawy obiegów wielostopniowych i kaskadowych
12. Wybrane zagadnienia z teorii roztworów. Prawa dotyczące roztworów binarnych.
13. Identyfikacja przemian obiegu ziębniczego na wykresie h-.
14. Jednostopniowe ziębnicze obiegi absorpcyjne.
15. Sprawdzenie wiedzy.

Materiały

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6
• Wykład 7
• Wykład 8
• Wykład 10

Literatura

1. Hobler T., Ruch ciepła i wymienniki, WNT, Warszawa1996
2. Kalinowski E., Termodynamika, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1994
3. Królicki Z., Termodynamiczne podstawy obniżania temperatury, Oficyna Wydawnicza
   Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006
4. Szargut J., Termodynamika techniczna, PWN, Warszawa 1991
5. Elwell D., Pointon A. J., Termodynamika klasyczna, WNT, Warszawa 1976
6. Wśniewski S., Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 1999

Systemy chłodnicze

Prowadzący

• dr hab. inż. Bartosz Zajączkowski, prof. uczelni
• bud. D-2, pok. 9b
• bartosz.zajaczkowski@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest zapoznanie studentów z zasadami projektowania i oceny obiegów ziębienia, zaznajomienie studentów z klasyfikacją systemów chłodniczych i warunkami bezpieczeństwa stosowania systemów w obiektach, zapoznanie studentów z budową i działaniem podzespołów systemu chłodniczego, zaznajomienie studentów z zasadami projektowania instalacji chłodniczych oraz instalacji towarzyszących.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie podstaw termodynamiki, przekazywania ciepła i masy, oraz mechaniki płynów.

Zaliczenie: Egzamin.

Konspekt zajęć

1. Sprawy organizacyjne. Literatura do przedmiotu. Historia rozwoju i znaczenie sprężarkowych systemów chłodniczych.
2. Przepisy i normy dotyczące systemów chłodniczych. Wybrane zagadnienia z normy EN-378.
3. Klasyfikacja bezpieczeństwa czynników chłodniczych (ISO-817). Ograniczenia w napełnieniu. TEWI. Oznaczenia kodowe czynników chłodniczych.
4. Konstrukcja wykresu log p-h. Parametry charakteryzujące teoretyczny i rzeczywisty obieg ziębienia. Odwzorowanie obiegów lewobieżnych na wykresie. Obliczenia obiegu.
5. Sprężarki chłodnicze - klasyfikacja, budowa, zasada działania.
6. Parowacze w systemach chłodniczych – klasyfikacja, budowa, obliczenia i dobór.
7. Systemy zasilania parowaczy w systemach chłodniczych – ciśnieniowy, grawitacyjny, pompowy. Skraplacze w systemach chłodniczych.
8. Elementy rozprężne w instalacjach chłodniczych.
9. Projektowanie i obliczenia rurociągów.
10. Zmienność zapotrzebowania na wydajność chłodniczą. Regulacja wydajności.
11. Olej w instalacji chłodniczej. Instalacje towarzyszące systemom chłodniczym.
12. Regulacja parametrów obiegu termodynamicznego – ciśnienie parowania, ciśnienie skraplania.
13. Free-cooling. Odzysk ciepła z systemów chłodniczych.
14. Wielostopniowe obiegi chłodnicze.
15. Kaskadowe systemy chłodnicze. Obieg transkrytyczny CO2.
16. Egzamin.

Materiały do wykładów

Slajdy do wykładu:

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6
• Wykład 7
• Wykład 8
• Wykład 9
• Wykład 10
• Wykład 11
• Wykład 12
• Wykład 13
• Wykład 14
• Wykład 15

Bibliografia

1. Ullrich H.J., Technika Chłodnicza - Poradnik t.1 i t.2, Wydawnictwo MASTA
2. Królicki Z., Termodynamiczne postawy obniżania temperatury, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006.
3. Zalewski W.: Systemy i urządzenia chłodnicze. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2012.
4. Bohdal T., Charun H., Czapp M.: Urządzenia chłodnicze sprężarkowe parowe. WNT 2003.
5. Czapp M., Charun H., Bohdal T.: Wielostopniowe sprężarkowe urządzenia chłodnicze. Politechnika Koszalińska. Koszalin 1997.

Pasywne systemy przekazywania energii

Prowadzący

• dr hab. inż. Bartosz Zajączkowski, prof. uczelni
• bud. D-2, pok. 9b
• bartosz.zajaczkowskI@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest zapoznanie studentów z zasadami działania i budową pasywnych systemów przekazywania energii - termosyfonów oraz rurek ciepła ciepła, z ich zastosowaniem, obsługą oraz metodami oceny pracy.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie podstaw termodynamiki, przekazywania ciepła i masy, oraz mechaniki płynów.

Kolokwium: Kolokwium jest pisane podczas ustalonych (zwykle ostatnich) zajęć. Uczestnicy zostaną poinformowani o wynikach za pomocą systemu Edukacja.CL w ciągu kilku dni. Studenci, którzy z jakiegoś powodu nie mogą uczestniczyć w zaliczeniu muszą poinformować o tym fakcie z wyprzedzeniem.

Kolokwium poprawkowe: Dla osób, które nie podeszły do zaliczenia oraz tych które uzyskały wynik negatywny, zostanie zorganizowane kolokwium poprawkowe. Maksymalną możliwą do uzyskania na poprawce oceną jest 3.0 (dostateczny). Poprawka na ocenę wyższą dotyczy wyłącznie studentów, których nieobecność była rezultatem nieoczekiwanego istotnego zdarzenia losowego oraz tych, którzy przedstawią usprawiedliwienie lekarskie.

Konspekt zajęć

1. Sprawy organizacyjne. Wprowadzenie. Rozwój historyczny.
2. Teoria wymiany ciepła i przepływów w termosyfonach i rurach ciepła.
3. Elementy składowe i materiały wykorzystywane w termosyfonach i rurach ciepła.
4. Projektowanie termosyfonów i rur ciepła.
5. Produkcja (napełnianie) i testowanie.
6. Zastosowanie termosyfonów i rur ciepła.
7. Chłodzenie elementów układów elektronicznych za pomocą rur ciepła.
8. Kolokwium zaliczeniowe.

Materiały do wykładów

Materiały dostępne w systemie https://eportal.pwr.edu.pl po zalogowaniu.

Bibliografia

1. David Reay, Peter Kew, Heat Pipes: Theory, Design and Applications 5ed, Elsevier, 2006
2. Bahman Zohuri, Heat Pipe Design and Technology - a practical approach, Taylor & Francis, 2011

Pompy ciepła

Prowadzący

• prof. dr hab. inż. Zbigniew Królicki
• bud. A-4, 258
• zbigniew.krolicki@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć zapoznanie z termodynamicznymi podstawami funkcjonowania pomp ciepła. Zapoznanie z parametrami technicznymi i użytkowymi niskotemperaturowych źródeł ciepła naturalnego i odpadowego. Wyrobienie umiejętności obliczania podstawowych parametrów termodynamicznych, cieplnych i konstrukcyjnych pomp ciepła.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie obiegów termodynamicznych odwracalnych i nieodwracalnych. Znajomość zagadnień związanych z wymianą ciepła i masy.

Konspekt zajęć

1. Rys historyczny, zastosowanie, argumenty za i przeciw stosowaniu pomp ciepła. Uzupełniające pojęcia i definicje. Pierwsze rozwiązania i konstrukcje. Sposoby podziału i klasyfikacji, ogólna charakterystyka grup.
2. Typy, nazewnictwo. Termodynamiczne podstawy działania pomp ciepła. Sposoby realizacji.
3. Obieg idealny, porównawczy, rzeczywisty pomp ciepła. Metody tworzenia i obliczeń. Parametry charakterystyczne.
4. Efektywność, sprawność, współczynnik efektywności grzejnej pompy ciepła – sprężarkowej i absorpcyjnej. Metody poprawy efektywności.
5. Dolne źródła ciepła. Naturalne, sztuczne – ciepło odpadowe. Charakterystyka, parametry, koherentność.
6. Grunt jako dolne źródło ciepła. Poziome, pionowe i spiralne wymienniki ciepła. Współczynniki wnikania ciepła. Warunki geologiczne. Uwarunkowania techniczne i eksploatacyjne.
7. Woda – źródła termalne, powierzchniowe, gruntowe, głębinowe jako źródła ciepła. Metody i sposoby wykorzystania. Parametry cieplne i eksploatacyjne.
8. Promieniowanie słoneczne jako dolne źródło ciepła. Charakterystyka. Kolektory cieplne. Sposoby projektowania instalacji dolnych źródeł ciepła wykorzystujących promieniowanie słoneczne.
9. Ocena przydatności źródeł ciepła niskotemperaturowych w warunkach krajowych. Czynniki obiegowe stosowane w sprężarkowych i absorpcyjnych pompach ciepła. Cechy szczególne, własności, klasyfikacja, możliwości zastosowania.
10. Sprężarkowa pompy ciepła z obiegiem gazowym. Charakterystyka, efektywność, wykorzystanie w systemach klimatyzacyjnych.
11. Sorpcyjne pompy ciepła: absorpcyjne, desorpcyjne, transformatory ciepła. Obiegi roztworu, współczynnik wydajności grzejnej, stosowane roztwory obiegowe, pary sorbent – sorbat. Wykorzystanie energii słonecznej do napędu desorpcyjnych pomp ciepła.
12. Termoelektryczne pompy ciepła. Budowa, zasada działania efektywność, zastosowanie.
13. Pompa ciepła w systemie ogrzewania i przygotowania CWU. Akumulacja ciepła i akumulatory ciepła. Charakterystyka, stosowane czynniki.
14. Światowe trendy obserwowane w dziedzinie pomp ciepła. Sposoby 2realizacji zaspakajania potrzeb energetycznych za pomocą pomp ciepła w kontekście zmian klimatycznych.

Materiały

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6
• Wykład 7
• Wykład 8
• Wykład 9
• Wykład 10
• Wykład 11
• Wykład 12
• Wykład 13
• Wykład 14

Literatura

1. Brodowicz K., Dyakowski T.: Pompy Ciepła, PWN, Warszawa 1990
2. Rubik M.: Pompy ciepła – poradnik, Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w Budownictwie, Warszawa 1999
3. Zalewski W.: Pompy ciepła – podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań, Politechnika Krakowska, Skrypt, Kraków 1995

Energetyka geotermalna

Prowadzący

• dr inż. Krzysztof Kubas
• bud. A-4, 203
• krzysztof.kubas@pwr.edu.pl

Omówienie: Celem zajęć jest zapoznanie z podstawami funkcjonowania energetyki geotermalnej na świecie i w Polsce. Zapoznanie z parametrami technicznymi i użytkowymi niskotemperaturowych i wysokotemperaturowych źródeł ciepła naturalnego. Wyrobienie umiejętności obliczania podstawowych parametrów termodynamicznych występujących w układach geotermalnych.

Wymagania wstępne: Wiedza i umiejętności z zakresu termodynamiki, elektrowni i elektrociepłowni, siłowni cieplnych.

Konspekt

1. Zakres wykładu i warunki zaliczenia. Wprowadzenie do zagadnienia energetyki geotermalnej.
2. Historia i rozwój energetyki geotermalnej.
3. Charakterystyka procesu powstawania źródeł energii geotermalnej oraz ich klasyfikacja.
4. Eksploracja i pozyskiwanie źródeł energii geotermalnej - cz.1
5. Eksploracja i pozyskiwanie źródeł energii geotermalnej - cz.2
6. Wykorzystanie energii geotermalnej - cz.1
7. Wykorzystanie energii geotermalnej - cz.2
8. Wykorzystanie energii geotermalnej - cz.3
9. Kolokwium zaliczeniowe.

Literatura

1. Zimny J., Struś M., Lech P. , Bielik S., Wytwarzanie energii elektrycznej z zasobów geotermicznych Polski, Wyd. SNT, Kraków 2014
2. Nowak W., Stachel A. Borsukiewicz – Gozdur A., Zastosowania odnawialnych źródeł energii Pol. Szczecińska , Szczecin 2008
3. Nowak W., Kabat M., Kujawa T., Systemy pozyskiwania i wykorzystywania energii geotermicznej, Pol. Szczecińska , Szczecin 2000
4. Czasopismo” Technika poszukiwań geologicznych Geosynoptyka i Geotermia”, PAN IGSMiE
5. Szargut ,Termodynamika, PWN, Warszawa 1974
6. Romer E. Miernictwo przemysłowe, WNT. Warszawa 1970
7. Górecki W., Adamczyk A., Szczepański A., Szklarczyk T., Atlas wód geotermalnych niżu polskiego, AGH, Kraków 1990
8. Kubas K, Zabokrzycki J., Prace w/w tematu wydane przez Politechnikę Wrocławską, seria PRE

Pompy ciepła

Prowadzący

• dr inż. Stefan Reszewski
• bud. D-2, pok. 9d
• stefan.reszewski@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć zapoznanie z termodynamicznymi podstawami funkcjonowania pomp ciepła. Zapoznanie z parametrami technicznymi i użytkowymi niskotemperaturowych źródeł ciepła naturalnego i odpadowego. Wyrobienie umiejętności obliczania podstawowych parametrów termodynamicznych, cieplnych i konstrukcyjnych pomp ciepła.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie obiegów termodynamicznych odwracalnych i nieodwracalnych. Znajomość zagadnień związanych z wymianą ciepła i masy.

Konspekt zajęć

1. Termodynamiczne podstawy działania pomp ciepła. Rys historyczny. Uzupełniające pojęcia i definicje. Sposoby podziału i klasyfikacji pomp ciepła. Typy, nazewnictwo. Podstawy doboru instalacji.
2. Sposoby realizacji obiegu pompy ciepła. Obieg idealny, porównawczy, rzeczywisty. Parametry charakterystyczne. Efektywność, sprawność, współczynnik efektywności grzejnej sprężarkowej pompy ciepła.
3. Dolne źródła ciepła. Naturalne, sztuczne – ciepło odpadowe. Charakterystyka, parametry, koherentność.
4. Grunt jako dolne źródło ciepła. Poziome, pionowe i spiralne wymienniki ciepła. Współczynniki wnikania ciepła. Warunki geologiczne. Uwarunkowania techniczne i eksploatacyjne
5. Woda – źródła termalne, powierzchniowe, gruntowe, głębinowe jako źródła ciepła. Metody i sposoby wykorzystania. Parametry cieplne i eksploatacyjne.  Promieniowanie słoneczne jako dolne źródło ciepła. Charakterystyka. Kolektory cieplne. Sposoby projektowania instalacji dolnych źródeł ciepła wykorzystujących promieniowanie słoneczne. 
6. Powietrze atmosferyczne jako dolne źródło ciepła. Charakterystyka i wymagania stawiane wymiennikom ciepła. Sposoby projektowania instalacji.
7. Ciepło odpadowe jako dolne źródło ciepła. Metody i sposoby wykorzystania. Uwarunkowania techniczne i bezpieczeństwa eksploatacji.
8. Sprawdzenie wiedzy.

Materiały do wykładów

Slajdy oraz materiały uzupełniające:

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6 i 7

Bibliografia

1. Rubik M.: Chłodnictwo i pompy ciepła, Grupa Medium, 2020
2. Zalewski W.: Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeniowe. Masta, 2014
3. Brodowicz K., Dyakowski T.: Pompy Ciepła, PWN, Warszawa 1990
4. Oszczak W.: Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła, WKŁ, 2015
5. Słyś D.: Instalacje ekologiczne w budownictwie mieszkaniowym, Kabe, 2016
6. Zalewski W., Kopeć P.: Wymienniki ciepła pomp ciepła i innych systemów odzysku ciepła, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2018

Reaktory jądrowe

Prowadzący

• dr inż. Wojciech Zacharczuk
• bud. A-4 pok. 108
• wojciech.zacharczuk@pwr.edu.pl

Opis zajęć

Omówienie: Celem zajęć jest przekazanie studentom podstawowej wiedzy z zakresu fizyki i teorii reaktorów jądrowych. Zapoznanie z budową i zasadą działania współczesnych, energetycznych reaktorów jądrowych. Zaznajomienie z podstawowymi zasadami i środkami zasadami bezpieczeństwa elektrowni jądrowych. Przedstawienie koncepcji oraz rozwiązań konstrukcyjnych reaktorów IV Generacji.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie fizyki, podstaw termodynamiki, przekazywania ciepła i masy oraz mechaniki płynów. Znajomość wybranych zagadnień związanych z budową i eksploatacją elektrowni konwencjonalnych.

Konspekt zajęć

1. Wprowadzenie do zagadnienia energetyki jądrowej. Perspektywy rozwoju energetyki jądrowej w Polsce i na świecie.
2. Budowa atomu i jego jądra. Defekt masy i energia wiązania. Reakcja jądrowa – definicja, przykłady.
3. Promieniotwórczość. Rodzaje rozpadów promieniotwórczych i ich charakterystyka. Prawo rozpadu promieniotwórczego.
4. Reakcje jądrowe z udziałem neutronów. Charakterystyka neutronów. Pojęcie przekroju czynnego. Spowalnianie neutronów (moderacja). Rozszczepienie jądra atomowego.
5. Reakcja łańcuchowa. Pojęcie masy krytycznej. Dynamika reaktora – istota regulacji mocy reaktora, efektywny współczynnik mnożenia neutronów.
6. Historia, rozwój i klasyfikacja reaktorów jądrowych.
7. Reaktor lekkowodny ciśnieniowy typu PWR – budowa, zasada działania, parametry pracy, charakterystyka cieplno-przepływowa. Konstrukcja rdzenia i elementów paliwowych. Wybrane zagadnienia z zakresu eksploatacji reaktorów PWR.
8. Główne układy pomocnicze oraz systemy bezpieczeństwa reaktora PWR. Zasady sterowania mocą bloku jądrowego z reaktorem PWR – układ regulacji mocy.
9. Reaktor lekkowodny wrzący typu BWR – budowa, zasada działania, parametry pracy. Konstrukcja rdzenia i elementów paliwowych. Wybrane zagadnienia z zakresu eksploatacji reaktorów BWR.
10. Reaktory jądrowe o konstrukcji kanałowej – budowa, zasada działania, parametry pracy. Konstrukcja rdzenia i elementów paliwowych. Wybrane zagadnienia z zakresu eksploatacji reaktorów kanałowych.
11. Reaktory jądrowe III/III+ Generacji – charakterystyka ogólna. Podstawowe parametry eksploatacyjne. Charakterystyczne cechy bezpieczeństwa – systemy pasywne.
12. Reaktory jądrowe IV Generacji – podstawowe koncepcje i rozwiązania konstrukcyjne, zasada działania, parametry pracy. Konstrukcje rdzenia i elementów paliwowych. Cechy bezpieczeństwa. Zastosowanie.
13. Pojęcie bezpieczeństwa energetyki jądrowej. Charakterystyka źródeł potencjalnego zagrożenia. Podstawowe zasady i środki zapewnienia bezpieczeństwa elektrowni jądrowych.
14. Cykl paliwowy w energetyce jądrowej. Charakterystyka poszczególnych etapów jądrowego cyklu paliwowego.
15. Kolokwium zaliczeniowe.

Bibliografia

1. Kubowski J., Nowoczesne elektrownie jądrowe, WNT 2010
2. Praca zbiorowa, Wszystko o energetyce jądrowej, AREVA, 2008
3. Celiński Z., Energetyka jądrowa, PWN 1991
4. Jezierski G., Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT 2005
5. Lech M., Elektrownie jądrowe, WPWr 1992

Chłodnictwo i Kriogenika MSN110073W

Prowadzący

• prof. dr hab. inż. Zbigniew Królicki
• bud. A-4, 258
• zbigniew.krolicki@pwr.edu.pl

Wymagania wstępne: podstawy termodynamiki, podstawy mechaniki płynów, podstawy wymiany ciepła i masy

Konspekt

1. Zagadnienia wprowadzające. Symbolika, oznaczenia, wielkości, strumienie, wielkości właściwe, funkcje, bilansowanie energii i masy.
2. Naturalne metody ziębienia. Roztwory i mieszaniny oziębiające.
3. Termodynamiczne procesy i metody obniżania temperatury.
4. Termodynamiczne obiegi lewobieżne.
5. Obliczanie obiegów porównawczych Carnota, Lorenza, Lindego.
6. Obiegi rzeczywiste. Metody poprawy efektywności obiegów. Przyczyny nieodwracalności obiegów ziębniczych.
7. Obiegi ziębnicze systemów absorpcyjnych. Wybrane zagadnienia z teorii roztworów.
8. Wybrane zagadnienia termoelektrycznych urządzeń chłodniczych.
9. Kriogenika – podstawowe definicje i zastosowania. Hel i jego własności.
10. Metody uzyskiwania temperatur kriogenicznych.
11. Ekspansja gazu przez dławienie. Efekt Joule’a-Thompsona
12. Chłodziarki i skraplarki z rekuperacyjnymi wymiennikami ciepła.
13. Chłodziarki gazowe z regeneracyjnymi wymiennikami ciepła.
14. Metody uzyskiwania temperatur poniżej 1 K.
15. Chłodnicze obiegi wielostopniowe i kaskadowe.

Materiały

• Wykład 1
• Wykład 2
• Wykład 3
• Wykład 4
• Wykład 5
• Wykład 6
• Wykład 7
• Wykład 8
• Wykład 9
• Wykład 10
• Wykład 11
• Wykład 12

Literatura

1. Czapp M., Charun H., Bohdal T., Wielostopniowe sprężarkowe urządzenia chłodnicze, Koszalin, Wyd. Uczelniane Politechniki Koszalińskiej 1997
2. Kołodziejczyk L., Rubik M., Technika chłodnicza w klimatyzacji, Warszawa, Arkady 1976
3.  Królicki Z., Termodynamiczne podstawy obniżania temperatur, Wrocław, Wydawnictwa Politechniki Wrocławskiej 2006
4. Niezgoda-Żelasko B., Zalewski W., Chłodnicze i klimatyzacyjne wymienniki ciepła. Obliczenia cieplne, Politechnika Krakowska Wydawnictwo PK, 2012
5. Szolc T., Chłodnictwo, Warszawa, PWSiZ 1980
6. Ullrich H. J., Technika chłodnicza, Poradnik. Gdańsk, IPPU MASTA 1998—t. 1, 1999—t. 2
7. Warczak W., Sprężarki i agregaty ziębnicze, WNT, Warszawa, 1987
8. Wiśniewski S., Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa Wyd.V,1999
9. Chorowski M., Kriogenika. Podstawy i zastosowania, IPPU Masta, Gdańsk, 2007

Prowadzący

• dr hab. inż. Arkadiusz Świerczok, prof. uczelni
• bud. A-4, pok. 366
• arkadiusz.swierczok@pwr.edu.pl

Materiały

• TMiPMR – Transport mechaniczny zagadnienia
• TMiPMR – Transport pneumatyczny zagadnienia

Vapor-compression Refrigeration Systems

Lecturer

• Stefan Reszewski, PhD
• bdg. D-2, rm. 9d
• stefan.reszewski@pwr.edu.pl

Course description

Overview: This lecture intents to familiarize students with basic knowledge, taking into account the application aspects of compressor refrigeration as well as the knowledge regarding the calculation of heat exchangers and the selection of fittings and refrigeration automation.Students will develop skills in qualitative understanding, interpretation and quantitative analysis - based on dependencies describing cold cycles. They will develop skills to characterize processes in refrigeration equipment.

Prerequisites: Fundamental knowledge of thermodynamics, fluid mechanics and heat transfer. Knowledge of technical drawing and construction rules. Ability to construct using graphic programs.

Synopsis

1. Refrigeration industry history and construction of the lgp-h chart. 2 Natural methods of achieving the cooling effect.
2. Determining the basic parameters characterizing the cooling cycle. The theoretical and real refrigeration cycle and its representation on lg p-h.
3. Self-regulation of the cooling cycle. The problems caused by self-regulation effects.
   
4. Opportunities to ensure a higher COP.
5. Division of refrigeration compressors, construction, principle of operation, mathematical model.
   
6. Oil function in the refrigeration system. Oil selection. Mathematical model of cooling pipeline diameters.
   
7. Rules of construction of the refrigeration system discharge line
   
8. Rules of construction of a liquid refrigeration plant line.
   
9. Condensers in compressor refrigeration installations. Mathematical model
   
10. Condensation pressure control
    
11. Rules of construction of compressor rack systems
    
12. Rules of construction of the refrigeration suction line. Parallel connecting of evaporators.
    
13. Expansion elements in the refrigeration system
14. Evaporators in refrigeration installations.  Mathematical model.
15. Heat recovery from refrigeration installations. Mathematical model.

Resources

Lecture slides and addtitonal reading material:

1. Lecture 1
2. Lecture 2
3. Lecture 3
4. Lecture 4
5. Lecture 5
6. Lecture 6
7. Lecture 7
8. Lecture 8
9. Lecture 9
10. Lecture 10
11. Lecture 11
12. Lecture 12
13. Lecture 13
14. Lecture 14
15. Lecture 15
16. Lecture 16

Bibliography

1. Rex Miller, Mark R. Miller, Air conditioning and refrigeration McGraw-Hill Professional Publishing, 2006
2. Risto Ciconkov Refrigeration - Solved examples, "St Kiril & Metodij" Faculty of
   Mechanical Engineering. Po. Box 464. 1000 Skopie Macedonia
3. Handbook: refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning ASHRAE 2006
4. Wilbert F. Stoecker - Industrial refrigeration handbook McGraw-Hill 1998
5. Technical bulletins of manufacturers of the refrigeration equipment

Refrigerants, Coolants, and Cold Chain

Lecturer

• Bartosz Zajączkowski, PhD, DSc, Assoc. Prof.
• bdg. D-2, rm. 9b
• bartosz.zajaczkowskI@pwr.edu.pl

• Stefan Reszewski, PhD
• bdg. D-2, rm. 9d
• stefan.reszewski@pwr.edu.pl

Course description

Overview: Among the topics discussed in this course are: physical, chemical, thermodynamic properties and ecological indicators (ODP, HGWP, GWP, TEWI) of refrigerants, brine and glycol, zoetropic and azeotropic mixtures, symbols and international codes of Freon’s and natural fluids (ammonia, propane, isobutane, n-butane, carbon dioxide); international regulations (Montreal’s Protocol, Kyoto Protocol), as well as general historical overview of refrigerant's development.

Prerequisites: Fundamental knowledge of thermodynamics and fluid mechanics.

Synopsis

Please note that "Refrigerants, Coolants, and Cold Chain" is taught by two lecturers. Lectures 1-7 are covered by Bartosz Zajączkowski, PhD, DSc, Assoc. Prof. and Lectures 8-15 are covered by Stefan Reszewski, PhD.

Below list includes lectures related to refrigerants and coolants (the first half of the semester).

• Lecture 1 - Introduction to the lecture. The scope, rules of crediting and grading, literature. Basic definitions and classifications. Historical outlook.
• Lecture 2 - Ecological aspects of refrigerant application.
• Lecture 3 - Legal aspects of refrigerant application.
• Lecture 4 - Synthetic refrigerants. Zeotropic and azeotropic mixtures. R-numbering system.
• Lecture 5 - Natural refrigerants.
• Lecture 6 - Safety of refrigerant usage. Recovery, recycling, reclaim, disposal.
• Lecture 7 - Selection of refrigerants for various applications. Secondary refrigerants.
• Lecture 8 - Basic thermal processes and their effect on organic materials.
• Lecture 9 - Cold chain and legal regulations regarding its continuity.
• Lecture 10 - Cooling and storage of products.
• Lecture 11 - Preparation of air for the individual needs of cooled goods and the basics of cooling theory. Heat balance of the cooling process.
• Lecture 12 - Food freezing - mathematical model. 
• Lecture 13 - Freezing food by air and fluidization techniques. Heat balance of the freezing process.
• Lecture 14 - Contact freezing and cryogenic freezing techniques.
• Lecture 15 - Final test.

Resources

Lecture slides and addtitonal reading material:

• Lecture 1 - Introduction to the lecture.
  
  • [video] The Man Who Tried To Kill Humankind Twice - Thomas Midgley Jr
  • [video] How refrigerants work in HVAC systems
• Lecture 2 - Ecological aspects of refrigerant application.
  • [book] ASHRAE Handbook - Fundamentals (SI Edition) Chapter 29. Refrigerants Section 1. Refrigerant properties
  • [website] The latest status of the ozone layer over the Antarctic, with a focus on the ozone hole (NASA Goddard Space Flight Center).
  • [website] NOAA Earth System Research Laboratory - Global Monitoring Division - Trends in Atmospheric Carbon Dioxide.
• Lecture 3 - Legal aspects of refrigerant application.
  
  • [website] Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2006 Text with EEA relevance.
• Lecture 4 - Synthetic refrigerants. Zeotropic and azeotropic mixtures. R-numbering system.
• Lecture 5 - Natural refrigerants.
  • [video] Water at its triple point...
  • [video] How does the Boeing 737 Bleed-air system work?
• Lecture 6 - Safety of refrigerant usage. Recovery, recycling, reclaim, disposal.
  • [book] ASHRAE Handbook - Fundamentals (SI Edition) Chapter 29. Refrigerants Section 4. Leak detection
  • [book] ASHRAE Handbook - Refrigeration (SI Edition) - Chapter 9. Refrigerant Containment, Recovery, Recycling, and Reclamation
  • [video] Halide torch leak detection
  • [video] Electronic leak detection
  • [video] Ultrasonic leak detection
  • [video] Ammonia leak detection using sulfur stick
• Lecture 7 - Selection of refrigerants for various applications. Secondary refrigerants.
• Lecture 8
• Lecture 9
• Lecture 10
• Lecture 11
• Lecture 12
• Lecture 13
• Lecture 14

Bibliography

1. ASHRAE Handbook - Refrigeration (SI Edition) 2014
2. ASHRAE Handbook - Fundamentals (SI Edition) 2017
3. Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2006 Text with EEA relevance
4. A. Melinder - Thermophysical Properties of Aqueous Solutions Used as Secondary Working Fluids, Doctoral Thesis, January 2007

Cooling Systems

Lecturer

• Bartosz Zajączkowski, PhD, DSc, Assoc. Prof.
• bdg. D-2, rm. 9b
• bartosz.zajaczkowskI@pwr.edu.pl

Course description

Overview: This lecture intents to familiarize students with the rules and standards for the design and operation of refrigeration and cooling systems. Students will acquaint with the classification of systems, their operation and applications. They learn about the safety rules affecting the choice and operation of systems, including selection of working fluids in various contexts and applications.

Prerequisites: Competence in the basics of thermodynamics, fluid mechanics, heat and mass transfer, compression refrigeration systems, refrigerants and technical drawing confirmed by positive grades.

Assesment test: Test will be written in-class and will take 45 minutes. Participants will be notified about the results via Edukacja.CL within a few days. Students who must be absent for some reason, must arrange to be excused in advance.

Make-up test: For those who miss or fail the test, there will be arranged a make-up test. Make-up test can only boost the grade only up to 3.0 (dostateczny). Make-ups for full grade are permitted only with a medical excuse or if earlier absence was caused by unexpected important event or emergency.

Synopsis

1. Introduction. The basic rules and standards for the design of refrigerating systems and plants on the basis of EU law. Purpose, scope and certain requirements of the Pressure Equipment Directive (PED) and examples of its harmonized standards.
2. Presentation of the first part of the standard EN 378 for refrigerating systems and heat pumps in terms of security, classification of systems, refrigerants and facilities, the filling with the refrigerant, location of installation and determine the maximum working pressures.
3. Refrigerated facility design. Building considerations. Shipping docks. Machinery rooms.
4. Building envelope – fundamentals, material properties. Moisture management in buildings.
5. Refrigerated-facility loads.
6. Industrial food-freezing systems.
7. Cooling of fruits and vegetables. Beverages.
8. Cooling and storage of meat and poultry
9. Cooling and storage of fishery, and dairy products.
10. Refrigerated transport – cargo containers, rail cars, trailers, and trucks.
11. Marine refrigeration. Air transport.
12. Retail store refrigeration and equipment.
13. Household refrigerators and freezers.
14. Food service, vending machines, ice machines.
15. Final test.

Resources

Lecture slides and addtitonal reading material:

1. Lecture 1
2. Lecture 2
3. Lecture 3
4. Lecture 4
5. Lecture 5
6. Lecture 6
   1. Fluidised bed freezer See the video.
   2. Manual horizontal plate (contact) freezer See the video.
   3. Automatic vertical plate (contact) freezer See the video.
   4. Contact belt freezer See the video.
7. Lecture 7
   1. Precooling vegetables See the video.
   2. Forced-air cooling for small vegetable farms demo See the video.
   3. Hydrocooling of vegetables See the video.
   4. Post Harvest Vacuum Cooling See the video.
   5. Post-harvest management of vegetables
8. Lecture 8
9. Lecture 9
   1. Fishing and Processing on a Freezing Trawler See the video.
   2. Largest Fish Factory Vessel. Science Channel Documentary See the video.
   3. All-in-one plate freezing solution for fish & seafood See the video.
10. Lecture 10
11. Lecture 11
    1. Refrigeration cycle on a ship See the video.
12. Lecture 12
13. Lecture 13
14. Lecture 14

Bibliography

1. Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2006
2. European Standards - Harmonised Standards
3. Directive 2014/68/EU of the European Parliament and of the Council of 15 May 2014 on the harmonisation of the laws of the Member States relating to the making available on the market of pressure equipment Text with EEA relevance
4. Commission communication in the framework of the implementation of Directive 2014/68/EU of the European Parliament and of the Council of 15 May 2014 on the harmonisation of the laws of the Member States relating to the making available on the market of pressure equipment (recast) - OJ C 293 of 12/08/2016
5. 2014 ASHRAE Handbook - Refrigeration (SI Edition) (@Knovel)
6. 2017 ASHRAE Handbook - Fundamentals (SI Edition) (@Knovel)
7. Dairy Processing Handbook @ TetraPak

Sorption Refrigeration

Lecturers

• Stefan Reszewski, PhD
• bdg. D-2, rm. 9d
• stefan.reszewski@pwr.edu.pl

• Tomasz Halon, PhD
• bdg. D-2, rm. 9d
• tomasz.halon@pwr.edu.pl

Course description

Overview: This lecture intents to familiarize students with the design and operation of adsorption and absorption refrigeration systems.

Prerequisites: Fundamental knowledge of thermodynamics, fluid mechanics and heat transfer. Knowledge of technical drawing and construction rules. Ability to construct using graphic programs.

Synopsis

1. Lecture scope, credit conditions, literature. Characteristics of the basic concepts and definitions of the thermodynamics of solutions needed for modeling the absorption cycle. History and perspectives of absorption refrigeration.
2. Properties of working fluids (aqueous ammonia solution, aqueous lithium bromide solution) and their effect on the design of absorption systems. Construction of chart for aqueous ammonia solution lgP-h-xi and its interpretation on 2D diagram h-xi
3. Determining the basic operating temperatures of the absorption circuit. Application of thermodynamic balancing principles to modeling the sorption circuit. Heat balance of the ammonia sorption system on the h-xi chart. Substantive and thermal balances of partial processes.
4. Basics of design of shell and tube apparatus for industrial absorption chillers on the example of a condenser, construction details: orthogonal, hexagonal and concentric arrangement of pipes, selection of tube pates.
5. Mathematical model of thermal and hydraulic calculations of condensers and evaporators of water-ammonia absorption systems, construction review: horizontal, vertical, coil and articulated apparatus.
6. Absorbers in absorption refrigeration installations - mathematical model, construction review.
7. Desorbers in absorption refrigeration installations - mathematical model, construction review, Bottom and upper part of the rectifier.
8. Deflegmators in absorption refrigeration installations - mathematical model, constructions review.
   The role of recuperators in absorption cooling installations: construction, thermal and hydraulic calculations.
9. Comparison of industrial sorption system and absorption-diffusion system. The way the absorption-diffusion system works, the selection of working factors, the impact of system geometry on the efficiency of its work.
10. Design variants of absorption and diffusion systems, development trends, performance characteristics of the thermosiphon pump. Absorption- diffusion devices - hydrogen circulation in the device, design principles of exchangers located in the hydrogen cycle.
11. Absorption devices working with H2O-LiBr solution. Construction of the h-xi and lgp-t graph for an aqueous lithium bromide solution, identification of status points and heat balance of a single-effect water cooler for air conditioning purposes, determination of the COP absorption chiller.
12. Review of H2O-LiBr absorption constructions of water chillers,
    absorption water coolers in solar systems, exploitation problems (vacuum 2 maintenance, solution recrystallization).
13. Adsorption and desorption processes. Classification (physical and
    chemical adsorption) and characteristics. Working pairs and their 2 properties. Basic adsorption cycle. Adsorption cycle efficiency.
14. Thermodynamic analysis of the adsorption cycle. Ways to increase the
    efficiency ratio. Multi-adsorber systems, with regeneration, with mass 2 regeneration, with heat wave.
15. The structure of the adsorbent layer. Diffusion processes and thermal
    phenomena. Intermolecular and intramolecular flows. Fundamentals of 2 heat and mass flow modeling in the adsorbent structure.

Resources

Lecture slides and addtitonal reading material:

Absorption refrigeration

1. Lecture 1
2. Lecture 2
3. Lecture 3
4. Lecture 4
5. Lecture 5
6. Lecture 6
7. Lecture 7
8. Lecture 8
9. Lecture 9
10. Lecture 10
11. Lecture 11
12. Lecture 12
13. Lecture 13
14. Lecture 14
15. Lecture 15

Adsorption Refrigeration

1. Lecture 1
2. Lecture 2

Bibliography

1. Keith E.Herold, Reinhard Rademacher, Sanford A. Klein Absorption Chillers and Heat Pumps CRC Press LLC 1996
2. Risto Ciconkov Refrigeration - Solved examples, "St Kiril & Metodij" Faculty of Mechanical Engineering. Po. Box 464. 1000 Skopie Macedonia
3. Handbook: refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating and Air- Conditioning ASHRAE 2006
4. Wilbert F. Stoecker - Industrial refrigeration handbook McGraw-Hill 1998
5. Georg Alefeld, Reinhard Rademacher: Heat Conversion Systems, CRC Press 1994

Miernictwo i systemy pomiarowe

Prowadzący

• dr inż. Krzysztof Kubas
• bud. A-4, 203
• krzysztof.kubas@pwr.edu.pl

Omówienie: Zapoznanie studentów z metodami i technikami pomiaru podstawowych wielkości w procesach cieplno przepływowych w energetyce. Zapoznanie studentów z metodyką wzorcowania aparatury pomiarowej z uwzględnieniem szacowania niepewności pomiaru. Wykształcenie umiejętności wykonywania podstawowych parametrów charakteryzujących procesy cieplno przepływowe w energetyce i prezentacji ich wyników. Wyrobienie u studentów umiejętności wykonywania charakterystyk wzorcowniczych przyrządów pomiarowych.

Wymagania wstępne: Kompetencje w zakresie metrologii i techniki eksperymentu, termodynamiki i mechaniki płynów potwierdzone ocenami z zaliczeń i egzaminów.

Konspekt

1. Omówienie zakresu wykładu i warunków zaliczenia. Wprowadzenie do zagadnień z miernictwa i systemów pomiarowych
2. Pomiary temperatur metodami kontaktowymi i bezkontaktowymi, termowizja
3. Pomiary ciśnień, przetworniki ciśnień, wzorcowanie manometrów
4. Pomiar przepływu za pomocą zwężek pomiarowych
5. Pomiary przepływu metodami nieinwazyjnymi
6. Kalorymetria paliw stałych i gazowych
7. Analiza składu chemicznego spalin i gazów, pomiary wilgotności
8. Indykowanie maszyn i silników tłokowych
9. Kolokwium zaliczeniowe

Literatura

1. Piotrowski J., Pomiary, Wyd. NT Warszawa 2009
2. Pistun E., Stańda J., Pomiary ilości oraz strumienia masy/objętości przepływających płynów, Ofic. Wyd Pwr., Wrocław 2006
3. Pospolita J., Pomiary strumieni płynów, Ofic. Wyd. Polit Opol. Opole 2004
4. Taler D., Pomiar ciśnienia, prędkości i strumienia przepływu płynu, UWN-D, Kraków 2006
5. Turkowski M., Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe, Wyd. Pol. Warszawskiej 2000, Warszawa 2000