MAEND4300 Strømningsteknikk og numeriske beregninger Emneplan

Emnet skal gi studentene kunnskaper om noen grunnleggende emner i fluidmekanikk og massetransport, samt gode ferdigheter i beregning av strømningstekniske problem koblet til varme- og massetransport. For å løse realistiske problemstillinger må numeriske metoder (datamaskiner) benyttes. Emnet gir en innføring i numeriske metoder for naturvitenskaplige fag, og fokuserer spesielt på numerisk løsning av koblede varme- og strømningstekniske problemer inkludert massetransport.

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.
• 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.

Ingen.

Individuell skriftlig eksamen på tre timer.

Eksamensresultat kan påklages.

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

Alle.

Gradert skala A-F.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensur brukes jevnlig.