Czysta energia i środowisko

Artur Błaszczuk, Izabela Majchrzak-Kucęba

Transformacja energetyczna Polski stała się faktem w obliczu spełnienia nie tylko wymogów związanych z osiągnięciem neutralności klimatycznej przez technologie i systemy energetyczne, ale również zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju. Naukowcy wraz z przedstawicielami przemysłu energetycznego realizują liczne projekty badawczo-rozwojowe oraz prowadzą prace naukowe, aby sprostać wyżej wymienionym wyzwaniom. Aktualnie główny nurt prowadzonych prac naukowych ukierunkowany jest na neutralność klimatyczną technologii wytwarzania energii. Czysta "zielona" energia jest wszechobecna w środowisku, pozostaje jedynie kwestia jej umiejętnego zagospodarowania i efektywnego wykorzystania, zarówno w dużej skali technicznej w postaci systemów/układów energetycznych, jak i małej skali na przykładzie przydomowych instalacji, jako sposób na walkę z globalnym ociepleniem klimatu. Nie bez znaczenia pozostają też kwestie dotyczące optymalizacji istniejących systemów i technologii energetycznych pod kątem poprawy ich efektywności energetycznej oraz zaproponowania alternatywnego rozwiązania w zakresie magazynowania energii. Takie podejście ma istotne znaczenie z punktu widzenia osiągnięcia efektu synergii między czystymi "zielonymi" technologiami energetycznymi a otaczającym nas środowiskiem naturalnym. W rezultacie zainteresowanie się rozwiązaniami niskoemisyjnymi przełoży się na efekt finansowy zarówno dla konsumenta, jak i wytwórcy energii. Niemniej jednak, bez rozwoju w zakresie perspektywicznych układów i technologii energetycznych w oparciu o wydajne i intuicyjne narzędzia do modelowania występujących w nich zjawisk/ procesów, w tym również prognozowania optymalnych warunków wymiany ciepła oraz wskaźników środowiskowych na zasadzie wybranych przypadków, czy też zaproponowania modelowych technologii magazynowania energii w znacznym stopniu utrudni osiągnięcie celów i korzyści Europejskiego Zielonego Ładu. Stąd też niniejsza monografia kładzie duży nacisk na aspekt praktyczny prowadzonych badań i analiz przez autorów poszczególnych rozdziałów.

Wybrane zadania optymalizacji konstrukcji

Maksymilian Grzywiński

Niniejszy skrypt przeznaczony jest dla studentów studiów I i II stopnia Wydziału Budownictwa Politechniki Częstochowskiej do przedmiotów "Komputerowe modelowanie konstrukcji betonowych / stalowych" i "Elementy matematyki stosowanej" oraz dla tych, którzy piszą˛ prace dyplomowe i chcą˛ się˛ zapoznać z praktycznymi metodami komputerowego modelowania, a także algorytmami podejmowania optymalnych decyzji. Przedstawia niektóre współczesne osiągniecia wybranych działów teorii optymalizacji związanych z budownictwem. Ze względu na techniczny cel poło˙zono w skrypcie nacisk na przykłady konstrukcji budowlanych. Zakłada si˛e, ˙ze Czytelnik ma podstawowe wiadomości z zakresu mechaniki budowli, analizy matematycznej oraz równań' różniczkowych. Wszystkie rozdziały maja˛ taka sama˛ strukturę˛: wprowadzenie do zagadnienia, rozwiązane zadania (uporządkowane według rosnącego stopnia trudności). Ponieważ praktyczne zadania optymalizacji mogą być' rozwiązywane niemal wyłącznie z zastosowaniem programów komputerowych, zwrócono uwagę na wybrane problemy występujące w obliczeniach numerycznych. Podano przykłady zastosowań' niektórych programów, np. MS Excel, MATLAB, Ansys Mechanical ADPL oraz Ansys DesignXplorer. Programy te działają na komputerach osobistych w systemie operacyjnym Windows - służą˛ wyłącznie celom dydaktycznym i nie mogą˛ być stosowane do celów komercyjnych. Autor nie ponosi żadnej odpowiedzialność ci za poprawne działanie programów - służą˛ one wyłącznie ilustracji omawianych metod w skrypcie, niemniej jednak wszelkie uwagi na temat działania tych programów będą˛ przyjęte z wdzięcznością. Wyrażam nadzieje, ze niniejszy skrypt będzie pomocny w zaznajomieniu się z wybranymi metodami obliczeniowymi optymalizacji, zawarte w nim przykłady rachunkowe w przystępny sposób ułatwia˛ zrozumienie poszczególnych zagadnień, a zamieszczone zadania zachęca Studentów do napisania własnego oprogramowania.

Potencjał energetyczny wybranych paliw alternatywnych

Agnieszka Kijo-Kleczkowska

W pracy omówiono problematykę potencjału energetycznego wybranych paliw alternatywnych, również w formie brykietów, w postaci osadów ściekowych, odpadów biomasy i tworzyw sztucznych, w odniesieniu do węgla kamiennego i mułu węglowego z uwzględnieniem ich termicznej utylizacji metodą spalania i współspalania. Tematyka ta nabiera coraz większego znaczenia z uwagi na narastającą ilość odpadów. Prowadzenie procesów termicznych, jakim poddawane są paliwa/odpady, wymaga odpowiedniej ich organizacji. Stąd wynika główny cel pracy, polegający na przedstawieniu zachowania wybranych paliw/odpadów w procesie spalania, w warunkach laboratoryjnych, w oparciu o kompleksowe badania eksperymentalne. Realizacja badań wymagała zastosowania odpowiedniej aparatury i stanowisk badawczych oraz opracowania odpowiedniej metodyki pomiarów. Eksperymenty obejmowały wysokotemperaturowe badania, związane z procesami fizykochemicznymi towarzyszącymi heterogenicznemu spalaniu/ /współspalaniu wybranych odpadów/paliw, w zróżnicowanym otoczeniu. W celu wykazania specyfiki ich zachowania podczas procesów termicznych niezbędne było wykonanie analizy technicznej i elementarnej paliw/odpadów, umożliwiającej przedstawienie zróżnicowania ich właściwości, a także możliwości energetycznego wykorzystania. W pracy zaprezentowano wyniki badań spalania i współspalania wybranych paliw/odpadów w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej, które, zdaniem autorki, bardzo dobrze spełniają trudne warunki, jakie należy uzyskać, aby sprawnie i ekologicznie wykorzystać te paliwa. Wykazano ponadto oddziaływanie właściwości rozpatrywanych paliw/odpadów na emisję wybranych gazów podczas spalania, a także wyznaczono wpływ różnych parametrów procesu (dostosowanych do możliwości aparaturowych) na charakter jego przebiegu. W monografii przedstawiono również wyniki analizy termicznej TG/DTG/DTA/ /DSC/MS wybranych paliw/odpadów z uwzględnieniem ważnego aspektu emisji zanieczyszczeń. Nowym elementem pracy są wyniki modelowania spalania wybranych paliw/odpadów, które umożliwia prognozowanie zachowania tych materiałów w różnych warunkach termicznych. Pracę zakończono podsumowaniem, wykazującym istotę i ważność podjętego zagadnienia z zaakcentowaniem potrzeby kontynuowania badań w omawianej problematyce.

Wybrane metody analizy w procesie zarządzania strategicznego

Sylwia Gostkowska-Dźwig, Ewa Kempa, Magdalena Mrozik, Ryszard Królik

Skrypt stanowi znaczące źródło wiedzy z zakresu zarządzania strategicznego, analizy strategicznej i pokrewnych dziedzin. Treść dotyczy wybranych metod analizy w procesie zarządzania strategicznego. Zarządzanie strategiczne odgrywa kluczową rolę w osiąganiu sukcesu organizacji, umożliwiając jej skuteczne reagowanie na zmieniające się warunki rynkowe i wyznaczenie właściwej drogi do osiągnięcia celów strategicznych. W procesie zarządzania strategicznego istotne jest podejście analityczne, które umożliwia zrozumienie otoczenia, ocenę zasobów wewnętrznych i identyfikację strategicznych możliwości. Zaprezentowano wybrane metody analizy, które są często stosowane w procesie zarządzania strategicznego. Omówiono zarówno narzędzia do analizy otoczenia zewnętrznego, jak i metody oceny zasobów wewnętrznych organizacji. Pozwala to na kompleksowe zrozumienie kontekstu, w którym działa firma, oraz identyfikację kluczowych czynników sukcesu. W skrypcie przedstawiono analizę Michaela E. Portera, która pomaga zarządzającym przedsiębiorstwem lepiej zrozumieć swoje otoczenie konkurencyjne i opracować strategie pozwalające im osiągnąć przewagę konkurencyjną. Omówiono metodę oceny zasobów wewnętrznych organizacji. Przedstawiono analizę SWOT, która umożliwia identyfikację mocnych i słabych stron organizacji oraz określenie szans i zagrożeń wynikających z otoczenia. Przeanalizowano także inne wybrane metody analizy, takie jak analiza grup strategicznych, która jest narzędziem stosowanym w zarządzaniu strategicznym oraz umożliwia przedsiębiorstwom lepsze zrozumienie konkurencyjnego otoczenia i swojej pozycji na rynku. Przedstawiono mikrootoczenie, które odnosi się do bezpośredniego otoczenia przedsiębiorstwa i składa się z różnych interesariuszy oraz czynników wpływających na jego działalność.

Elektrotechnika i elektronika. Laboratorium

Daniel Zbroński (red.)

Prezentowany podręcznik stanowi materiał pomocniczy do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu „Elektrotechnika i elektronika”, prowadzonego na kierunkach: mechanika i budowa maszyn, mechatronika oraz inżynieria gospodarki obiegu zamkniętego na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej. Celem zespołu było stworzenie przystępnego opracowania, które pozwoli studentom przygotować się do ćwiczeń i nabyć umiejętności praktycznego zastosowania wiedzy ogólnej zdobytej na wykładach. Należy podkreślić, że w podręczniku ograniczono się wyłącznie do zagadnień zawartych w sylabusie przedmiotu, zgodnie z programami studiów dla wskazanych kierunków kształcenia. Każdy z rozdziałów zawiera: cel ćwiczenia, wprowadzenie teoretyczne, część praktyczną i wzór sprawozdania. Dodatkowo, w każdym rozdziale podano zalecaną literaturę i przykłady obliczeniowe, ułatwiające samodzielne wykonanie obliczeń wymaganych w ćwiczeniach. Tak przygotowany podręcznik z pewnością ułatwi studentom przyswojenie trudnych zagadnień z elektrotechniki i elektroniki, a wskazane źródła literaturowe zachęcą ich do szerszego zainteresowania się ciekawym przedmiotem. Zachęcamy do zapoznania się z publikacją.

Monitoring finansowy w zarządzaniu przedsiębiorstwem

Helena Kościelniak

Jednym z narzędzi zarządzania przedsiębiorstwem ukierunkowanych na wczesne ostrzeganie przed zagrożeniami jest monitoring finansowy, który cechuje proces ciągłego i aktywnego zarządzania oparty na pełnej i kompleksowej analizie sytuacji przedsiębiorstwa, antycypujący pojawiające się ograniczenia, zagrożenia i bariery funkcjonowania oraz rozwoju zarówno wewnątrz, jak i w otoczeniu. Monografia jest adresowana do wszystkich, którzy pragną poszerzyć wiedzę o zasobach informacyjnych przedsiębiorstw, narzędziach wspomagających zarządzanie przedsiębiorstwami na bazie skutecznego monitoringu finansowego. W publikacji przedstawiono rozważania na temat monitoringu finansowego i jego roli w zarządzaniu przedsiębiorstwem oraz podjęto próbę wskazania zadań monitoringu istotnych dla informacyjnego wspomagania zarządzania. Wyeksponowano problemy metodyczne w systemie monitoringu finansowego przedsiębiorstw. Zaakcentowano problematykę ryzyka w monitoringu działalności przedsiębiorstw i przyszłości monitoringu finansowego w analityce biznesowej przedsiębiorstw. Przedstawiono wyniki własnych badań empirycznych z zakresu monitoringu finansowego przedsiębiorstw.

Rozwiązania proekologiczne w inżynierii środowiska

Mariusz Kowalczyk, Iwona Zawieja, Małgorzata Worwąg (red.)

Monografia stanowi wartościowe źródło wiedzy dotyczącej innowacyjnych, proekologicznych rozwiązań w zakresie inżynierii środowiska. Poruszane w niej zagadnienia naukowe odzwierciedlają kierunki badań realizowanych przez naukowców Wydziału Infrastruktury i Środowiska. Zawarty w monografii materiał badawczy nawiązuje do idei zrównoważonego rozwoju oraz koncepcji „zero waste” i dotyczy aktualnych problemów cywilizacyjnych w zakresie ochrony środowiska. Monografia ma charakter zarówno przeglądowy, oparty na aktualnym stanie wiedzy, jak i eksperymentalny, którego podstawą są badania własne autorów ze wskazaniem na ich aplikacyjne zastosowanie.

Innowacje w technologii i automatyzacji

Jerzy Winczek Przemysław Postawa Marek Gucwa

Nieustanny rozwój technik wytwarzania, stosowanie nowoczesnych technologii i materiałów stawiają przed kadrą naukową i dydaktyczną nowe zadaniai wyznaczają kierunki naukowych poszukiwań i badań. Dynamiczny postęp w technologii materiałów stosowanych w bioinżynierii, zintegrowanych systemach CAD/CAM//CAE, technologii druku 3D zarówno w technikach tworzyw sztucznych i metalowych, jak i metod oraz urządzeń spawalniczych implikuje konieczność reagowania na otaczający świat oraz sprostania nowym wyzwaniom. Odpowiedzią na tego typu wyzwania jest niniejsza monografia. Pierwsza część pracy poświęcona jest zagadnieniom materiałów i technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych. Znajdują się tu rozdziały poświęcone zagadnieniom materiałów polimerowych oraz ich procesom starzenia w różnych warunkach, materiałom polimerowym stosowanym w medycynie, badaniom nad technologią przetwórstwa, analizie numerycznej przepływu tworzyw oraz obciążania implantów stosowanych w medycynie, a także zastosowaniom technologii przyrostowych, a w szczególności druku 3D.  Kształtowanie i badanie jakości powierzchni metalowych obrabianych metodami mechanicznymi (obróbką skrawaniem, nagniataniem) jest przedmiotem rozważań kolejnej części pracy. W odniesieniu do obróbki skrawaniem prezentowane prace koncentrują się na zagadnieniach frezowania i toczenia. Przedstawiono sposób kształtowania powierzchni śrubowej o zarysie kołowo wklęsłym frezem trzpieniowym z czołem kulistym, dokonano analizy dokładności 3-osiowej frezarki CNC na podstawie obróbki przedmiotu próbnego. Nowoczesnym rozwiązaniom poświęcona jest praca dotycząca zastosowania innowacyjnej technologii obróbki skrawaniem LFV, polegającej na wprawianiu w drgania osi ruchu posuwowego serwomechanizmu w kierunku osiowym. Ostatnią grupą prac związanych bezpośrednio z technologią wytwarzania są rozdziały poświęcone problematyce spawalniczej. Znajdują się tu rozdziały dotyczące zjawisk zachodzących w przestrzeni międzyelektrodowej w jednej z odmian metody MIG/MAG. Zaprezentowano także badania stabilności pracy łuku spawalniczego przy wymuszonych impulsach prądowo-napięciowych oraz zaproponowano nową autorską metodę badania charakterystyk statycznych zasilaczy impulsowych. Kolejne prace koncentrują się wokół efektów oddziaływania łuku spawalniczego na materiał spawany. Szczególnie istotny jest temat badań poświęcony ilości ciepła, jakie jest doprowadzane do złącza czy też napoiny. Zaproponowane podejście obliczenia wielkości geometrycznych napoin jest punktem wyjścia do zmiany metodologii wyznaczania ilości wprowadzanego ciepła do napoiny czy też złącza.  Również jakość powierzchni po cięciu, wielkość strefy wpływu ciepła i niewielkie zmiany w twardości ciętych materiałów przemawiają za wyborem tej metody cięcia, co znakomicie zostało pokazane w rozdziale poświęconym jakości cięcia laserowego. Dużym wyzwaniem, przed jakim staje obecnie spawalnictwo, jest modernizacja i naprawa bloków energetycznych. Stosowane w tych konstrukcjach materiały są trudnospawalne i wymagają dużego doświadczenia oraz wiedzy w odpowiednim projektowaniu technologii łączenia tych materiałów. Dobrym przykładem sposobu postępowania przy kwalifikowaniu technologii spawania stali stosowanych w energetyce jest praca, w której przedstawiono proces technologiczny łączenia rur i zmiany w strukturze złącza. Kolejne rozdziały poświęcono procesom napawania, z których pierwszy dotyczy napawania regeneracyjnego stosowanego w instalacjach energetycznych, a drugi napawania technologicznego, którego celem jest uzyskanie pożądanych właściwości w warstwie wierzchniej. Pracę kończą rozdziały poświęcone  projektowaniu aplikacji bazodanowych na przykładzie oprogramowania dedykowanego laboratorium metrologicznemu oraz modelowi ewaluacji kursów on-line prowadzonych na Politechnice Częstochowskiej.