Kursplan för Termodynamik med energiteknik

Kursplan fastställd 2022-02-15 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnThermodynamics and energy technology
  • KurskodMTF042
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKMAS
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeEnergi- och miljöteknologi, Maskinteknik
  • TemaMiljö och hållbar utveckling 1,5 hp
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 55140
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0111 Tentamen 5 hp
Betygsskala: TH		 5 hp
0211 Konstruktionsövning + lab 2,5 hp
Betygsskala: UG		 2,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Samma behörighet som det kursägande programmet.
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Matematik motsvarande de två första åren vid maskinteknikprogrammet.

Syfte

Kursens syfte är att ge kursdeltagarna grundläggande kunskap om termodynamik och dess tillämpningar inom energitekniska processer och system. Detta omfattar gasers och vätskors egenskaper, värmeöverföring och begreppen energi och entropi, samt lagarna för hur dessa storheter kan förändras i olika processer. Vidare syftar kursen till förståelse för de samband, möjligheter och restriktioner som finns för att i framtiden möta behovet av energi på ett långsiktigt uthålligt sätt. Inom ovanstående delar syftar även kursen till att synliggöra kunskaper som är relevanta i maskiningenjörens yrkesroll.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

- förklara grundläggande begrepp inom teknisk termodynamik, som energi, värme och arbete.
- förklara grundläggande begrepp om fluiders egenskaper och tillstånd.
- tillämpa termodynamikens 1:a huvudsats på slutna och öppna system.
- förklara innebörden av termodynamikens 2:a huvudsats och de begränsningar som finns för omvandlingsprocesser.
- använda termodynamiska samband, diagram och tabeller för att beräkna olika tillståndsstorheter.
- beskriva i detalj vad en termodynamisk cykel är samt skillnaden mellan reversibla och icke-reversibla processer.
- förklara hur de vanligaste termodynamiska cyklerna fungerar, Otto, Diesel, Clausius-Rankine och Brayton.
- förklara principerna för ångkraftprocessen (Clausius-Rankine), gasturbinprocessen (Brayton), kompressordrivna förångningsprocessen och förbränningsmotorn (Otto och Diesel).
- förklara grundläggande principer för värmetransport genom värmeledning och konvektiv värmeöverföring samt hur värmetransport i värmeväxlare påverkas av geometrier, material och strömningsmekanik.
- kunna lösa problem relaterade till dessa processer och principer som tillämpas för att öka verkningsgraden samt värmetransport.
- förklara övergripande tekniska funktionerna hos termisk-, kärn-, vind-, vatten- och solkraft
- diskutera hållbarhet och etiska aspekter rörande energisystem.
- skriva en teknisk rapport

Innehåll

Kursen tar avstamp i de fundamentala principerna kring teknisk termodynamik och principer för energins omvandling: Tillstånd och processer, Termodynamikens 1:a och 2:a huvudsats, Entropi, Carnot-cykeln, Värmemaskiner (Otto, Diesel, Brayton, Clausius-Rankine). Kunskaperna i termodynamik tillämpas sedan på energitekniska processer. Effektiviteten hos olika processer diskuteras tillsammans med de förluster och avfall som uppkommer vid energins omvandling. Principerna för kolvmotorn, värme-, värmekraft- och kraftvärmeverk behandlas speciellt, först från termodynamisk synpunkt och sedan genom tillämpningen. Här behandlas även värmetransport, genom ledning och konvektion, och dess betydelse för energitekniska processer med fokus på värmeväxlare. Senare delar i kursen behandlar betydelsen av förnybara energikällor (biobränslen, vindkraft, sol), fossila bränslen med koldioxidinfångning och kärnkraft för ett energisystem med begränsningar på koldioxidutsläpp. Principerna kring termodynamik och energiteknik övas i räkneövningar samt genom en omfattande konstruktionsuppgift av ett verkligt kraftvärmeverk och en laboration på en värmepump.

Organisation

Kursen är uppbyggd kring: 
- Föreläsningar 
- Räkneövningar 
- En konstruktionsuppgift 
- En laboration
- Frivilligt studiebesök

Litteratur

- Ekroth & Granryd - Tillämpad termodynamik (2006 edition)
- Formel- och tabellsamling Termodynamik med Energiteknik
- Kurskompendium i energiteknik 

Examination inklusive obligatoriska moment

- Tentamen med betygsskala TH (5,0 hp) - Konstruktionsuppgift och laboration med betygskala UG (2,5 hp)

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.