IRM20513 Teknisk termodynamikk (Vår 2022)

Emnet er tilknyttet følgende studieprogram

Obligatorisk emne i Bachelorstudium i ingeniørfag

• Maskin

• Maskin, Tress

• Maskin, Y-veien

Absolutte forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

Ingen

Undervisningssemester

4. semester (vår)

Studentens læringsutbytte etter bestått emne

Kunnskaper:

Studenten har 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 og varmepumper

• varmeoverføring og varmevekslere

 

Ferdigheter:

Studenten gjennomfører energianalyse, dimensjonerer enkle termiske prosesser, valg av arbeidsmedium og beregner energiutnyttelse.

 

Generell kompetanse:

Studenten

• anvender kunnskapen til å optimalisere energiproduksjon, effektivere energiforbruk og bedre utnyttelse av fornybare energikilder

• skriver mindre tekniske rapporter på en akademisk måte

Innhold

Emnet 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 (kontrollvolum), lukkede systemer, stasjonære prosesser

• Termodynamikkens 2. lov. Reversible og irreversible prosesser

• Carnotprosessen, den termodynamiske temperaturskala, entropi

• Sirkelprosesser for kraftproduksjon og kjøling

• Luftkondensjoneringsprosesser

• Forbrenning

• Rankine-, Otto- og Dieselprosessen

• Gassturbiner, kombinerte kraftanlegg

• Nye fornybare 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 normalt på norsk, men ved deltagelse av internasjonale studenter vil undervisningen bli gitt på engelsk. Lærebok, de fleste øvingsoppgaver og enkelte forelesningsnotater er på engelsk.

Arbeidsomfang

250 - 300 timer

Praksis

Ingen

Arbeidskrav - vilkår for å avlegge eksamen

• Øvingsoppgaver, hvorav minst 70 % av 20 obligatoriske oppgaver må være godkjent

• Deltakelse på ett bedriftsbesøk, jf. informasjon under Undervisnings- og læringsformer

Ytterligere detaljer i arbeidskrav framgår av emnets undervisningsplan, som foreligger ved studiestart.

Eksamen

Eksamen består av to komponenter:

• Individuell, skriftlig eksamen. Varighet: 3 timer.

• 3 av 5 tekniske rapporter medbringes og innleveres på eksamen. Disse rapportene inngår som en del av besvarelsen.

Hjelpemidler: Godkjente formelsamlinger. Kalkulator, med tomt minne, som ikke kan regne symbolsk eller kommunisere trådløst.

Det gis én samlet karakter i emnet etter karakterregel A til F, der A er beste karakter og F er ikke bestått.

Sensorordning

Ekstern og intern sensor eller to interne sensorer.

Vilkår for ny/utsatt eksamen

Konteeksamen avholdes tidlig i påfølgende semester. Mer informasjon om konter finner du her.

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

Løpende evaluering av undervisningen gjennom semesteret, hvor metode for evaluering avtales mellom faglærer(e) og studenter. Skriftlig sluttevaluering av emnet.

Litteratur

Litteraturlisen er sist oppdatert 10.01.2019

Cengel, Turner and Cimbala (2017), Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences, 5. ed. McGraw-Hill (eller siste utgave hvis denne er tilgjengelig ved emnestart)

Utdrag fra Cengel and Turner (2005), Thermal-Fluid Science, 2. ed. McGraw-Hill

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 (2012), Renewable Energy, 3. ed., Oxford University Press (eller siste utgave) Beer and McMurrey (2014), A Guide to Writing as an Engineer, 4.ed. John Wiley & Sons (eller siste utgave)

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.