Course syllabus
Kurs-PM
Termodynamik med Energiteknik MTF042 VT20 (7,5hp)
Uppdaterad 8 januari 2020
Kursen ges av Avdelningen för Energiteknik
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 och salsfördelning
Kontaktuppgifter
Föreläsningar
Fredrik Normann (Kursansvarig, Examinator) - fredrik.normann@chalmers.se
Magnus Rydén - magnus.ryden@chalmers.se
Lärare
Max Biermann - maxbi@chalmers.se
Ida Karlsson - ida.karlsson@chalmers.se
Sebastian Karlsson - sebastian.karlsson@chalmers.se
Johanna Olovsson - johanna.olovsson@chalmers.se
Johanna Beiron - beiron@chalmers.se
Anna Köhler - anna.koehler@chalmers.se
Verena Heinisch - verena.heinisch@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. De ämnen där beräkningar är ett centralt inslag introduceras även med en Demo-uppgift i föreläsningssal. 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 2-3 tillfällen per vecka.
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 presentation 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 3 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), kopplat till lärare, räkneövningsgrupp och labbtid. Labbtiden bör alltså kontrolleras mot schema innan gruppval. Grupper måste väljas senast torsdag lv1 kl 09:00.
Förändringar sedan förra kurstillfället
Strukturen på kursen är relativt lika förra årets, med undantag av följande förändringar:
- Inlämning av gaskombi-delen av konstruktionsuppgiften har ersatts av en checkpoint med självutvärdering via Canvas och muntlig gruppredovisning
- Allmän uppdatering av kursinnehåll och övningsuppgifter
- Uppdatering av uppgifterna för energisystemseminariet
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 21/3, tisdag 9/6 och fredag 28/8 kl 08:30 (5h tenta) i M-huset. Max 50 poäng. 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.
KU examineras genom tre Check-Points med självutvärderingar via Canvas + muntliga diskussioner kring uppgiften. Energisystemdelen examineras vid en inlämning och muntlig 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.
- sätta upp grundläggande förbrännings- och förgasningsreaktioner samt kunna lösa enklare förbränningsproblem.
- 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 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.
Course summary:
| Date | Details | Due |
|---|---|---|