MAEN4100 Termodynamikk, varme og massetransport Emneplan

Mange fysiske fenomener og prosesser kan beskrives ved hjelp av termodynamikk, varme- og massetransport. Emnet skal gi et solid fundament for å kunne modellere, analysere, og beskrive termiske prosesser i tekniske installasjoner.

Ingen ut over opptakskrav.

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

Kunnskap

Studenten har inngående kunnskap om

• innholdet i og betydningen av fasediagram, med spesielt fokus på fasediagram for vann
• ideelle gassers modellforhold og ulike tilstandslikninger
• masse- og energi-balanse - Termodynamikkens 1. lov
• entropi, eksergi og anergi - Termodynamikkens 2. lov
• forskjellene mellom reversible og irreversible prosesser
• analyse av termodynamiske sykluser i varmepumper herunder kjølesyklus og energisyklus
• relativ og spesifikk fuktighet, oppvarming og fukting, kjøling og avfukting, Mollier diagram
• varmeledningsligningen (3-dimensjonal, transient) med grensebetingelser og initialbetingelse
• ekstern og intern tvungen konveksjon, grensesjikt samt hastighets- og temperaturprofil. Empiriske korrelasjoner vil bli benyttet for å beregne Nussults tall.
• naturlig (fri) konveksjon og empiriske korrelasjoner for å beregne Nusselts tall
• varmevekslere, analyse ved hjelp av logaritmisk midlere temperaturdifferanse og -- NTU metode
• enkel strålingsfysikk og termisk stråling mellom faste flater.
• prinsipper for beregning av massetransport ved diffusjon og konveksjon med vekt på fuktvandring

Ferdigheter

Studenten kan analysere

• termodynamiske egenskaper ved hjelp av tabeller og tilstandsligning
• termodynamiske prosesser ved hjelp av T-v T-s, P-h diagrammer, entropiforskjeller for irreversible og reversible prosesser
• eksergidestruksjon for de ulike komponentene av et gitt system i gitte omgivelse
• ytelsen av varmepumpe, kjølesyklus og utvalgte effekt-sykluser
• prosesser i klimaanlegg ved hjelp av Mollier diagram
• varmeledning i faste elementer, for eksempel i vegger (varmestrøm og temperaturfelt)
• konvektiv varmetransport mellom fast legemer og væske ved både tvungen og naturlig konveksjon
• varmeoverføring mellom varme og kalde væsker i varmevekslere
• varmeutveksling mellom faste flater ved hjelp av termisk stråling

Generell kompetanse

Studenten kan

• analysere systemers termodynamiske ytelse knyttet til varmepumper, kjølesykluser og utvalgte effekt-sykluser
• kritisk velge hensiktsmessige empiriske korrelasjoner for de konvektive varmeoverføringskoeffisientene for beregning av varmevekslerens areal
• analysere beregningsresultat
• kommunisere med ingeniører og forskere innen emner relatert til termodynamikk, varme- og massetransport

Forelesninger, veiledning, data- og regneøving.

Det forventes fysisk oppmøte og deltakelse under forelesninger.

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å levere mappeeksamen:

• 2 godkjente laboratoriearbeid innleveringer, individuelt gjennomført
• 3 muntlige presentasjoner holdt i forelesningstiden, individuelt gjennomført og knyttet til tre separate læringsmål
• 2 godkjente tilbakemeldingsoppgaver knyttet til mappeeksamen

Formålet med arbeidskravene er å stimulere til jevn innsats underveis i semesteret og hjelpe studentene til å nå kravene til ferdighet og kompetanse.

Vær oppmerksom på at de obligatoriske aktivitetene krever fysisk oppmøte under oppsatte laboratorier og forelesningstider.

Vurderingen har to deler:

1) En individuelt gjennomført mappeeksamen*, som teller 70 %.

2) En individuelt gjennomført muntlig eksamen som er basert på innlevert mappeeksamen, som teller 30 %.

Eksamensdel 1): Eksamensresultat kan påklages.

Eksamensdel 2): Eksamensresultat kan ikke påklages.

*Mappen skal inneholde:

1. Et sett med egenproduserte oppgaver som dekker læringsmålene for dette kurset.

2. Detaljert løsningsforslag til oppgavene i 1

3. Et notat med refleksjoner og erfaringer fra arbeidet med oppgavene og løsningsforslaget

Ved kontinuasjonseksamen eller omlagt eksamen kan muntlig eksamen benyttes i stedet. Dersom muntlig eksamen benyttes til kontinuasjonseksamen og omlagt eksamen, kan resultatet ikke påklages.

Alt materiale kan brukes til å hjelpe studenten med å designe og skrive mappeeksamenen sin, men kilder bør oppgis der det er hensiktsmessig.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensur brukes jevnlig.