Kursplan för Transportprocesser

Kursen ger grundläggande kunskap och förståelse av transport av rörelsemängd, värme och massa och hur dessa kunskaper tillämpas i kemi-, bio- och materialtekniska sammanhang.

Detaljerade lärandemål:

• Förstå fysikaliskt och ställa upp uttryck för transportmekanismer
• Förstå och kunna ställa upp balanser (makroskopiska och differentiella)
• Förstå och kunna tillämpa Bernoullis ekvation
• Kunna tillämpa dimensionsanalys och förstå fysikaliskt och ställa upp uttryck för de vanligaste dimensionslösa talen (Re, Nu (värme/massa), Gr (värme/massa), Pr, Sc)
• Förstå skillnaden mellan laminär och turbulent strömning
• Fysikalisk förståelse av strömning runt fasta kroppar
• Förstå och kunna tillämpa begreppen strömningsmotstånd och tryckfall
• Förstå och kunna tillämpa begreppet gränsskikt för rörelsemängd, värme och massa
• Förstå och kunna tillämpa transportmotstånd i serie
• Förstå och kunna tillämpa begreppen fri och påtvingad konvektion
• Förstå principen och kunna tillämpa begreppet värmeväxling (med- och motström)
• Förstå och kunna tillämpa filmteorin
• Förstå diffusion av massa och kunna tillämpa begreppet diffusivitet för massa
• Förstå och kunna tillämpa analogier mellan transport av rörelsemängd, värme och massa

Principerna för impulsens, energins och massans konstans formuleras. Begreppen ideala och verkliga fluida, friktion och viskositet, kompressibilitet och laminär/turbulent strömning diskuteras. Kontinuitets-, Bernoullis och Navier-Stokes ekvationer uppställs och tillämpas på enkla strömningsfall. De grundläggande egenskaperna för turbulent strömning genomgås liksom strömning med friktion i laminära och turbulenta gränskikt. Beräkningar av tryckfall i rör och rördetaljer genomförs och några enkla metoder för flödes- och tryckmätning behandlas. Strömning runt fasta kroppar, avlösningsfenomen och fasta partiklars fallhastigheter i fluida ger en grund för behandlingen av de tekniskt intressanta tillämpningarna strömning i porösa medier och fluidisering. Värmeöverföring med ledning behandlas och Fouriers lag uppställs. Fallen fri och påtvingad konvektion tas upp och värmeöverföringskoefficienter definieras. Medströms- och motströmsförfarande vid värmeväxling berörs och medeltemperaturdifferensen beräknas. Skillnaden mellan serie- och parallellkopplade system tas upp. Den generella värmetransportekvationen ställs upp och tillämpas på några enkla fall. Massöverföring behandlas ingående. Diffusiv transport diskuteras och Ficks lag formuleras. Skillnaden mellan konvektiv och diffusiv transport betonas och specialfallen ekvimolekylär diffusion och diffusion genom stagnant komponent tas upp. Diffusion i gas, vätska och porösa material berörs. Massöverföring över fasgränsytor, massöverföringkoefficienter samt massöverföring till partiklar och i packade bäddar tas upp. Den så kallade filmteorin ställs upp och tillämpas på något enkelt absorptionsfall. Generella masstransportekvationer härleds och instationär masstransport behandlas. Det för bl a torkning så viktiga fallet med kopplad värme- och masstransport berörs. Analogier mellan impuls-, värme- och massöverföring behandlas ingående liksom framtagande av dimensionslösa tal.