IRM20513 Teknisk termodynamikk (Vår 2013)
Fakta om emnet
- Studiepoeng:
- 10
- Ansvarlig avdeling:
- Fakultet for informasjonsteknologi, ingeniørfag og økonomi
- Emneansvarlig:
- Ole Kristian Førrisdahl
- Undervisningsspråk:
- Se pkt. Organisering og læringsformer
- Varighet:
- ½ år
Emnet er tilknyttet følgende studieprogram
Emnet er obligatorisk og inngår i bachelorstudium i ingeniørfag
- maskin
- maskin, Y-veien
Undervisningssemester
4. semester (vår).
Studentens læringsutbytte etter bestått emne
Kunnskap
Studentene skal ha bred kunnskap om
- egenskapene til rene stoffer, faselikevekt og tilstandslikninger
- energiloven for lukket system
- energiloven for åpent system med stasjonær strømning
- entropi, tilstandsendringer, kretsprosesser, reversible og irreversible prosesser
- sirkelprosesser for kraftproduksjon og kjøling
- Otto-, diesel- og gassturbinprosessen
- kjølemaskiner
- varmepumper
Ferdighet
Studentene skal kunne gjennomføre energianalyse,dimensjonere enkle termiske prosesser, valg av arbeidsmedium og beregne energiutnyttelse.
Generell kompetanse
Studentene skal kunne anvende kunnskapen til å optimalisere energiproduksjon, effektivere energiforbruk og bedre utnyttelse av fornybare energikilder.
Innhold
Emnet inngår i rammeplanens hovedemne Tekniske fag.
Studiet vil gi en introduksjon til følgende tema:
- Termodynamiske konsepter og definisjoner.
- Termodynamiske systemer og egenskaper.
- Dimensjonsanalyse, Energiterminologi, termodynamikk og varmelære, termiske maskiner (damp- og gassmotorer, kompressorer) og anlegg for energiproduksjon, herunder vannkraft- og fjernvarmeanlegg.
- Energisituasjonen globalt og i Norge. Alternative energiformer globalt og for delvis oppdekking av det norske energibehovet.
- Tilstandsligninger for gassfase. Tabeller for termodynamiske egenskaper.
- Arbeid og varme.
- Termodynamikkens 1. lov, sirkelprosesser, tilstandsendring, indre energi, entalpi, spesifikk varme.
- Åpne systemer (kontroll-volum), lukkede systemer, stasjonære prosesser.
- Termodynamikkens 2. lov. Reversible og irreversible prosesser.
- Carnotprosessen, den termo-dynamiske temperaturskala, entropi.
- Sirkelprosesser for kraftproduksjon og kjøling.
- Luftkondensjoneringsprosesser.
- Forbrenning.
- Rankine-, Otto- og Dieselprosessen.
- Gassturbiner, kombinerte Kraftanlegg.
- Nye fornybar energikilder (vann, sol, vind, bølge, tidevann, saltkraft)
- Kuldeanlegg og varmepumper.
- Varmeoverføring, varmeledning, konveksjon, stråling, varmevekslere.
- Akademisk skriving av tekniske rapporter.
Undervisnings- og læringsformer
Emnet undervises ved bruk av forelesninger, selvstudium, utarbeidelse av tekniske rapporter og obligatoriske øvinger. Som en del av undervisningen forventes det at studentene deltar på bedriftsbesøk. Tema som blir tatt opp på bedriftsbesøkene kan bli etterprøvd på eksamen.
Emnet undervises på norsk. Lærebok, øvingsoppgaver og enkelte forelesninger er på engelsk.
Arbeidskrav - vilkår for å avlegge eksamen
Detaljer i arbeidskrav, f.eks. øvinger og bedriftsbesøk, framgår av undervisningsplan.
70% av obligatoriske øvingsoppgavene må være godkjent.
Alle arbeidskrav må være godkjent før studenten kan fremstille seg til eksamen.
Eksamen
3 timer individuell skriftlig eksamen og rapporter
3 av 5 tekniske rapporter medbringes og innleveres på eksamen. Disse rapportene inngår som en del av besvarelsen.
Tillatte hjelpemidler: Godkjente formelsamlinger og kalkulator
Det benyttes bokstavkarakterer A til F, hvor A er beste og E er den dårligste beståtte karakter. F er ikke bestått.
Dersom studenten ikke består eksamen, eller ønsker å forbedre karakteren, må alle eksamenskomponenter leveres på nytt. Det vil da være mulig å forbedre tidligere rapporter.
Evaluering av emnet
Læringsevaluering i henhold til avdelingens vedtatte prosedyrer.
Litteratur
Litteraturlisten er sist oppdatert 26.03.2012:
Endringer i litteraturlisten må påregnes grunnet utviklingen i faget. Dette innebærer at ny litteratur kan komme inn til erstatning for eldre litteratur. I tillegg vil sekundær litteratur komme til.
Pensumlitteratur:
Cengel, Turner and Cimbala (2008) Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences, 3. ed. McGraw-Hill, (eller siste utgave hvis denne er tilgjennlig ved studiestart)
Utdrag fra Cengel and Turner, Thermal-Fluid Science, McGraw-Hill, 2. ed., 2005
Utdrag fra Cengel and Boles, Thermodynamics.
Forelesningsreferater og utlevert litteratur.
Hjelpemidler:
Hellsten og Mørstedt, Energi- og kjemitekniske formler og tabeller.
Mollier h-s diagram for vanndamp.
Støttelitteratur:
Boyle (2004) Renewable Energy, 2. ed., Oxford University Press (eller siste utgave)
Beer and McMurrey (2005) A Guide to Writing as an Engineer, 2.ed. John Wiley & Sons (eller siste utgave)