Mechanika płynów

 poznanie własności fizycznych płynów,

 poznanie wiedzy z zakresu statyki płynów,

 poznanie wiedzy z zakresu kinematyki płynów,

 poznanie wiedzy z zakresu dynamiki płynów

 poznanie zagadnień związanych z oporami przepływu płynów w przewodach,

 poznanie podstaw z zakresu przepływów wielofazowych,

 umiejętność stosowania wiedzy z zakresu mechaniki płynów w projektowaniu instalacji biotechnologicznych

A. Problematyka wykładu

Podstawowe definicje. Płyn jako ośrodek ciągły. Siły działające w płynach. Parametry opisujące stan płynów. Podstawowe własności fizyczne płynów: gęstość, lepkość, napięcie powierzchniowe, włoskowatość. Płyny newtonowskie i płyny nie-newtonowskie. Hydrostatyka – równanie równowagi płynów, równowaga bezwzględna płynów, naczynia połączone, zasada ciągu kominowego. Hydrostatyka – parcie cieczy na powierzchnie ścian, ciśnienie i napór hydrostatyczny, pływanie ciał Ki-nematyka płynów: podstawowe pojęcia, metody analizy ruchu płynów, równanie ciągłości przepływów. Równanie ruchu pły-nu doskonałego, równanie Bernoulliego, zastosowanie równania Bernoulliego do pomiarów prędkości. Równanie Bernoullie-go dla cieczy rzeczywistych, równanie Naviera-Stokesa. Podobieństwo zjawisk przepływowych. Analiza wymiarowa. Prze-pływ laminarny i burzliwy. Krytyczna liczba Reynoldsa. Opory ruchu. Przepływy w przewodach. Uderzenie hydrauliczne. Przepływy w kanałach otwartych. Przelewy. Opływ ciał. Obliczanie przepływu i wypływu gazów. Wypływ gazu przez otwory i dysze. Rozkład ciśnienia w atmosferze. Przepływ przez warstwy sypkie i porowate. Filtracja. Równanie filtracji. Sedymen-tacja. Prędkość sedymentacji. Osadniki. Wirówki sedymentacyjne.

B. Problematyka konwersatorium

Zajęcia wprowadzające. Omówienie tematyki ćwiczeń oraz formy zaliczenia. K2 - Ćwiczenia z korzystania z tablic, wykre-sów i nomogramów. Przeliczanie jednostek. Obliczanie gęstości, lepkości i napięcia powierzchniowego. Obliczanie nadci-śnienia i podciśnienia. Równanie manometryczne. Obliczanie parcia cieczy na powierzchnie ścian, ciśnienia i naporu hydro-statycznego. Zadania z zastosowania równania Bernoulliego oraz równania ciągłości przepływów. Obliczanie liczby krytycz-nej Reynodsa. Obliczanie oporów przepływu płynów w przewodach. Obliczanie oporów przepływu przez warstwy porowate. Obliczanie przykładów z zakresu procesu sedymentacji. Obliczanie przykładów z zakresu procesu filtracji.

C. Problematyka laboratorium

Zajęcia wprowadzające. Omówienie tematyki ćwiczeń oraz formy zaliczenia. Analiza wzoru sprawozdania. Omówienie błę-dów pomiaru. Pomiar gęstości cieczy. Pomiar lepkości. Pomiar napięcia powierzchniowego. Pomiar oporów przepływu pły-nów w przewodach. Cechowanie rotametru. Wyznaczanie współczynnika wydatku. Pomiar czasu opróżniania zbiornika przy stałej wartości zasilania. Pomiar natężenia przepływu cieczy za pomocą kryzy ISA i rurki Prandtla . Doświadczenie Reynold-sa . Badanie procesu sedymentacji.

Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć (zdania egzaminu):

A.1. wykorzystywana podczas zajęć

• Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., Mechanika płynów w inżynierii środowiska. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997.

• Gryboś R., Podstawy mechaniki płynów. Część I i II. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998.

• Bartelmus G., Janecki D., Kos M., Inżynieria procesowa - laboratorium. Wydawnictwo Uniwersytetu Opolskiego, Opole 1999.

A.2. studiowana samodzielnie przez studenta

• Kabza Z., Kostyrko K., Metrologia przepływów, gęstości i lepkości. Wydawnictwo WSI, Opole 1995.

• Zieliński A., Wybrane zagadnienia z mechaniki płynów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wro-cław 2011.

B. Literatura uzupełniająca

• Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, War-szawa 1992.

Wiedza

W1- objaśnia i rozumie zjawiska i procesy rządzące przepływem płynów

W2 - zna podstawowe techniki i narzędzia stosowane przy rozwiązywaniu zadań z mechaniki płynów

Umiejętności

U1- potrafi zastosować wiedzę z mechaniki płynów do zaprojektowania elementów instalacji biotechnologicznych

U2- stosuje technikę analizy wymiarowej do rozwiązywania zagadnień z mechaniki płynów

U3- potrafi wykorzystać teorię do rozwiązywania zadań

U4- prezentuje, objaśnia wyniki i wyciąga wnioski z doświadczeń

Kompetencje społeczne (postawy)

K1- potrafi pracować indywidualnie i w zespole

B. Formy zaliczenia:

• W - egzamin pisemny: z pytaniami

• L, K – kolokwium, aktywność

• L, K - ustalenie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych otrzymywanych w trakcie trwania semestru

C. Podstawowe kryteria

W: ocena wiedzy i umiejętności wykazanych na egzaminie pisemnym sprawdzający założone cele i efekty kształcenia

K: ocena umiejętności wykorzystania zdobytej wiedzy podczas rozwiązywania zadań na konwersatorium (końcowa ocena wynika z ocen cząstkowych i kolokwium podsumowującego)

L: ocena przygotowania studenta do poszczególnych zajęć laboratoryjnych oraz ocena umiejętności związanych z realizacją ćwiczeń laboratoryjnych – ocena sprawozdania przygotowywanego częściowo w trakcie zajęć, a częściowo po ich zakończeniu; ocena ta obejmuje także umiejętność pracy w zespole

Ocena z poszczególnych form zajęć ustalana jest w oparciu o ilość uzyskanych punktów:

ocena dostateczna od 50% ogólnej liczby punktów,

ocena dobra od 70% ogólnej liczby punktów,

ocena bardzo dobra od 90% ogólnej liczby punktów.