EMTS2300 Varmetransport Emneplan

Emnet tar sikte på å gi studenten en innføring i varmetransport og en grunnleggende forståelse for transportprosessene for varme. Praktiske anvendelser kan være dimensjonering av komponenter i varme- og kjøleanlegg (for eksempel varmevekslere), beregning av bygningers varmebehov samt analyse av termisk komfort for personer. Emnet bygger på kunnskap fra EMTS2200 Strømningsteknikk og fra EMTS1400 Termodynamikk for Energi og miljø. For å kunne utføre mer nøyaktige og omfattende/kompliserte beregninger benyttes i dag datamaskin-assisterte Computational Fluid Dynamics (CFD) analyser. Derfor tilbys datalab-øvinger som et frivillig tilbud (MATLAB-programmering og CFD-simuleringer m/kommersielt verktøy).

Ingen ut over opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten:

• har tilegnet seg de sentrale begrepene innenfor varmetransport, samt prinsippene for de ulike transportformene
• kjenner og kan utlede varmeledningsligningen (3-dimensjonal, transient) med grensebetingelser og initialbetingelse
• har kunnskap om stasjonær varmeledning (1- og 2-dimensjonal) i kartesiske koordinater, sylinder- og kulekoordinater.
• kan behandle indre varmekilder og benytte termiske nettverk
• kjenner til transient (ikke-stasjonær) varmeledning, og kan regne på enkle problemer (Lumped system, null-dimensjonalt)
• kan benytte numeriske metoder for varmeledningsberegninger (1-, 2- eller 3-dimensjonalt, transient), v.h.a. Finite Volume (kontrollvolum) metoden
• kan beherske eksplisitt og implisitt formulering av transiente problem
• kan gjøre beregninger av ekstern og Intern tvungen konveksjon, behandle grensesjikt og tegne hastighets- og temperaturprofil. Empiriske korrelasjoner blir benyttet
• kjenner til naturlig (fri) konveksjon
• kan analysere varmevekslere arrangert i medstrøm og motstrøm, ved å benytte logaritmisk midlere temperaturdifferanse. Kjenner til behandling av beleggdannelse
• har innsikt i enkel strålingsfysikk og termisk stråling mellom faste flater. Sorte/grå flater behandles, bl.a. ved bruk av elektrisk analogi for beregninger

Ferdigheter

Studenten kan:

• utføre nødvendige beregninger for ingeniørmessig analyse av varmetransport i praktiske konstruksjoner, deriblant bygninger og varmevekslere, og i naturen for øvrig
• beregne varmeledning i faste legemer, for eksempel i vegger (varmestrøm og temperaturfelt)
• beregne konvektiv varmetransport (konveksjon) mellom fast legeme og fluid, både tvungen og naturlig konveksjon
• beregne varmeutveksling mellom faste flater ved hjelp av termisk stråling
• beregne varmeoverføring mellom varmt og kaldt fluid i varmevekslere

Generell kompetanse

Studenten kan:

• bidra i arbeidet med å utvikle ny teknologi med bakgrunn i en forståelse for matematisk modellering og løsning av fysiske problemer
• løse koblede problemer knyttet til både varmetransport, termodynamikk og fluidmekanikk (strømningslære). Dette vil være et grunnlag for beregning av for eksempel et byggs effekt- og energibehov
• vurdere om beregningsresultater er rimelige

Forelesninger, individuelle regneøvinger, dataøving, laboratoriearbeid.

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• 8 av 12 regneøvinger
• 2 laboratorieøvelser i gruppe

Individuell skriftlig eksamen under tilsyn på 3 timer.

Eksamensresultat kan påklages.

Ved eventuell ny og utsatt eksamen kan muntlig eksamensform bli benyttet. Hvis muntlig eksamen benyttes til ny og utsatt eksamen, kan denne ikke påklages.

Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensor brukes jevnlig.