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
• 1 innleveringsoppgave, individuelt gjennomført
• 1 muntlig presentasjon basert på innleveringsoppgaven, holdt fysisk i forelesningstiden, individuelt gjennomført

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

Individuell skriftlig eksamen under tilsyn på tre timer.

Eksamensresultat kan påklages.

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

Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst og som ikke kan regne symbolsk. Dersom kalkulatoren har mulighet for lagring i internminnet skal minnet være slettet før eksamen. Stikkprøver kan foretas.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensur brukes jevnlig.