Course syllabus

Kurs-PM

Termodynamik med Energiteknik MTF042 VT21 (7,5hp)

Uppdaterad 4:e januari 2021

Kursen ges av Avdelningen för Energiteknik

COVID-19

På grund av COVID-19 kommer årets kurs i Termodynamik med Energiteknik att ges på distans. Nedan ges information om hur vi tänker oss kursupplägget men vi kommer att arbeta för att vara flexibla och lösa eventuella problem under vägen. Vi tror att precis som vid vanlig undervisning är det viktigaste för ert lärande att ni lägger tid på att förstå de olika koncept som presenteras och att vi får till en bra interaktion mellan lärare och studenter. Båda dessa saker är mer utmanande på distans och kommer att kräva mer egenansvar av er. Vi förstår att det är svårare och kommer att hjälpa till så mycket vi kan.

Se under "Kursens upplägg" nedan för hur de olika kursmomenten är tänkta att ges.

För arbete på campus gäller: Kom aldrig till en campus om du känner dig det minsta förkyld eller har andra symtom

För allmän information om förhållningssätt på Chalmers pga av situationen med COVID-19 se här:
https://www.chalmers.se/sv/nyheter/info/Sidor/default.aspx 

Kursens syfte

Kursen Termodynamik med Energiteknik syftar till att kursdeltagarna skall lära sig grundläggande termodynamik och energitekniska processer som förbränningsmotorn, gasturbinen, ångcykeln och kompressordrivna förångningsprocessen. Detta omfattar gasers och vätskors egenskaper, 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 och etiskt sätt. Inom ovanstående delar syftar även kursen till att synliggöra kunskaper som är relevanta i maskiningenjörens yrkesroll.

Schema

Föreläsningsplan (Kommer snart)

Länk till TimeEdit.

Kontaktuppgifter

Föreläsningar

Fredrik Normann (Kursansvarig, Examinator) - fredrik.normann@chalmers.se
Magnus Rydén - magnus.ryden@chalmers.se

Lärare

Sebastian Karlsson - sebastian.karlsson@chalmers.se
Johanna Beiron - beiron@chalmers.se
Jakob Johansson - jakobjo@chalmers.se
Renesteban Forero Franco - rforero@chalmers.se

Kurslitteratur

• Ekroth & Granryd - Tillämpad termodynamik (2006 edition) Kapitel 1-9
• Formel- och tabellsamling – Termodynamik med Energiteknik
• Övningsuppgifter (Digitalt)
• Kurskompendium i Energiomvandling (Digitalt)
• Konstruktionsuppgiftshandledning (Digitalt)
• Energisystemshandledning (Digitalt)
• Laborationshandledning (Digitalt)
• Föreläsningsmaterial (Digitalt)

Kursens upplägg

Kursen är uppbyggd kring en serie ämnen från grundläggande teknisk termodynamik mot hållbara energisystem. Varje ämne introduceras med en Föreläsning i form av en serie förinspelade videos. De ämnen där beräkningar är ett centralt inslag introduceras även med Demo-uppgifter. Till dessa ämne finns rekommenderade räkneuppgifter för möjligheten att öva sig i att lösa uppgifter och resonera kring de begrepp som introducerats. Möjlighet att konsultera lärare kring räkneuppgifter m.m. i mindre grupp ges vid så kallade Räknestugor vid 2 tillfällen per vecka. Räknestugor hålls via Zoom där det ges möjlighet att enskilt konsultera lärare eller seniora studenter kring räkneuppgifter eller konstruktionsuppgifter. Varje vecka avslutas med en Sammanfattning där frågor som inkommit under veckan kring föreläsningar eller räkneuppgifter diskuteras vid ett Zoom-möte i helklass. De moment som gås igenom respektive vecka sammanfattas i ett veckoblad.

De olika ämnena i kursen binds samman genom en Konstruktionsuppgift (KU), ett Energisystemseminarium och en Laboration under kursens gång. KU genomförs genom hela kursen med regelbundna Check-Points. Energisystemseminariet förbereds med en posterpresentation och diskussionsfrågor för inlämning, medan det hör till laborationen att skriva en fullständig labbrapport.

Konstruktionsuppgift, Energisystemseminarium och Laboration är obligatoriska moment vilka genomförs och rapporteras i grupper om 4 personer. Alla i gruppen ska vara insatta i alla moment och är gemensamt ansvariga för att uppgiften utförs och lämnas in i tid. Om en person missköter sig riskerar hela gruppen att bli underkänd. 

Grupper väljs av studenterna via kurshemsidan (Canvas). Grupper måste väljas senast torsdag lv1 kl 09:00.

Förändringar sedan förra kurstillfället

Strukturen på kursen är ny p.g.a. anpassningarna till distansundervisning. Även innehållsmässigt har kursen förändrats:

• Förbränningberäkningar är inte längre en del av kursen. 
• Enkel värmeöverföring läggs till som en del av kursen. 
• Laborationen kring värmepumpen ersätts av en distanslaboration kring energi/effekt, förstahuvudsatsen och förluster. 

Examination

Kursen innehåller två kursmoment: godkänd skriftlig tentamen (5 hp) och godkända gruppuppgifter, det vill säga Konstruktionsuppgift, Energisystemseminarium och Labbrapport (2,5 hp). På godkänd tentamen ges betyg 3, 4 eller 5 (40, 60, 80% av tentans innehåll). På gruppuppgifterna ges enbart betyg godkänt eller underkänt. Om kursdeltagaren efter avslutad kurs har fått underkänt på en av  gruppuppgifterna, behövs endast den underkända uppgiften göras om för att få godkänt på kursmomentet.

Tentamen planeras till lördag 20/3, onsdag 9/6 och fredag 28/8 kl 08:30 (5h tenta) Max 50 poäng.
För tenta i sal: Tentan består av en teori- och en räknedel. Tillåtna hjälpmedel är: 1) Formel- och tabellsamling MTF042 (inga anteckningar) och 2) s.k. ”godkänd modell” av räknedosa med rensat minne.
För digitaltenta: Integrerade teori- och räkneuppgifter. Alla hjälpmedel tillåtna. 

KU examineras genom fyra Check-Points med självutvärderingar via Canvas + muntliga diskussioner kring uppgiften. Energisystemdelen examineras vid en inlämning och redovisning i seminarieform. Labb examineras genom en fullständig labbrapport, där rapportskrivning ses som ett av lärandemålen. Se schema för deadlines för de obligatoriska momenten. Max två returer lämnas på labbrapporten. Efter lv 9 lämnas inga returer.

Lärandemål och kursplan

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, dvs Carnot, Otto, Diesel, Clausius-Rankine, Brayton och för den kompressordrivna förångningsprocessen.
• förklara principerna för ångkraftprocessen (Clausius-Rankine), gasturbinprocessen (Brayton), kompressordrivna förångningsprocessen och förbränningsmotorn (Otto och Diesel). Kunna lösa problem relaterade till dessa processer och principer som tillämpas för att öka verkningsgraden.
• förklara grundläggande principer för värmetransport genom värmeledning och konvektiv värmeöverföring samt hur värmetransport i värmeväxlare påverkas av geometrier, material och strömningsmekanik.
• förklara övergripande tekniska funktionerna hos termisk-, kärn-, vind-, vatten- och solkraft.
• diskutera begränsningar och etiska aspekter för användningen av olika energitekniker och bränslen samt tekniker för att minimera miljöeffekter.
• skriva en teknisk rapport.

Länk till kursplaner i Studieportalen.