62604 Termodynamik og energiteknik

2024/2025

Kursusinformation
Thermodynamics and energy technology
Dansk
10
Diplomingeniør
Obligatorisk kursus (B Eng), Maritim teknik
Obligatorisk kursus, Diplomingeniørretning Maskinteknik
F3A (tirs 8-12) og Juni
Campus Ballerup
Undervisningen er baseret på 'learning by doing'. De studerende følger undervisning og opgaveregning. Der er computer simuleringer i EES og Coolpack. I 3-ugers perioden er der undervisning samt øvelser med forbrændingsmotor og varmepumpe og evt. andet projekt.
13-uger + 3-uger
Sidste dag(e) i 3-ugersperioden
Skriftlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Skriftlig eksamen 4 timer og CDIO-rapporter. Skriftlig eksamen og CDIO-rapporter skal hver især være bedømt bestået for at kunne bestå kurset. 30 % af den endelige karakter er baseret på CDIO-rapporterne. Ekstern censur for både skriftlig eksamen og CDIO-rapporter.
Skriftlig eksamen: 4 timer
Alle hjælpemidler - uden adgang til internettet
7-trins skala , ekstern censur
62603
41431 og 62603
Jens Michael Bertelsen , Ballerup Campus, Bygning Ballerup , miber@dtu.dk
Sebastian Horch , Ballerup Campus, Bygning Ballerup , shor@dtu.dk
Jonas Kjær Jensen , Lyngby Campus, Bygning 403, Tlf. (+45) 4525 1968 , jkjje@dtu.dk
62 Institut for Ingeniørteknologi og -didaktik
41 Institut for Byggeri og Mekanisk Teknologi
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
At give en teoretisk og praktisk baggrund i at formulere og løse termodynamiske problemer inden for det energi- og maskintekniske område, herunder energilagring og vedvarende energi i relation til verdensmålene og bæredygtighed.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • redegøre for termodynamikkens grundlæggende begreber.
  • beskrive stoffers forskellige faser og fysiske egenskaber.
  • beskrive tilstandsligninger for idealgas, idealgas blandinger (herunder fugtig luft) og realgas.
  • anvende tabeller, diagrammer og EES til at bestemme stoffers forskellige termodynamiske egenskaber og tilstandstørrelser.
  • formulere termodynamikkens 1. hovedsætning og 2. hovedsætning for delprocesser og kredsprocesser samt anvende massebevarelsessætningen.
  • anvende termodynamikken til at beskrive principperne bag energitekniske maskiner som dampkraftværker, gasturbiner, forbrændingsmotorer, køleanlæg og varmepumper.
  • anvende forenklinger af virkelige anlæg, så de kan gøres til genstand for termodynamisk beregning.
  • anvende entropibegrebet til at vurdere en termodynamisk proces’ effektivitet samt dens udnyttelige energi.
  • beskrive de enkelte komponenters anvendelsesfunktion i anlæg.
  • gennemføre eksperimentelle undersøgelser, analysere måleresultater og udarbejde tekniske rapporter.
  • anvende grundlæggende principper for varmetransmission, fluid mekanik og forbrænding.
  • redegøre for begreberne energilagring og vedvarende energi samt deres anvendelsesmuligheder.
Kursusindhold
Termodynamik:
Termodynamikkens grundbegreber, definitioner og anvendelser, herunder system, univers, termodynamisk ligevægt, processer, tilstande og kontrolvolumen. Faser: fast, flydende og gas. Stoffers termodynamiske egenskaber: densitet, specifik varmekapacitet, rumudvidelseskoefficient, kompressibilitet samt varmeledningsevne. Termodynamiske koordinater, herunder tryk, temperatur og specifik volumen. Idealgas og realgas samt tilstandsligninger. Varme og arbejde samt energikvalitet. Tripelpunkt, PvT-relation, kritisk punkt, fasesovergange og vægtstangsreglen. Termodynamikkens 1. hovedsætning for lukkede systemer samt indre energi. Termodynamikkens 1. hovedsætning for åbne systemer samt entalpi. Termodynamikkens 2. hovedsætning, reversibilitet og irreversibilitet. Begreberne entropi og exergi, kredsprocessers omløbsretning, herunder Carnot processen og Stirlingmaskinen som både motor og køling.

Energiteknik:
Forbrændingsmotorer herunder Otto-processen og Dieselmotoren. Termodynamisk virkningsgrad for en kredsproces. Brayton kredsproces. Rankine kredsproces. Kredsprocessen for 1-trins køle- og varmepumpeanlæg. Komponenter i anlæg herunder, kedler, fordamper, kondensatorer, drøvleventiler, dyser, diffusere, varmevekslere samt pumper, kompressorer, turbiner med tilhørende isentropiske virkningsgrader. Vedvarende energi og energilagring. T-s , h-s , log(p)-h diagrammer samt termodynamiske tabeller. Gasblandinger, forbrænding og fugtig luft herunder Mollier-diagram.

Fluid mekanik:
Introduktion til beregning af tryktab i rør.

Varmetransmission:
Introduktion til varmeledning, konvektion og stråling.

Projekt:
I 3-ugers perioden udarbejdes et mindre CDIO-projekt, som udføres som gruppearbejde med skriftlig metoderigtig rapport, og indeholder væsentlige forhold fra CDIO dvs. definition/beskrivelse af anlæg og dettes afgrænsninger, design understøttet af relevante tekniske beregninger, beskrivelse af væsentligst forhold for montage, opstart og drift af anlægget. Valg af anlæg skal have relevans til de komponenter og anlæg, som er behandlet i kurset.
Bemærkninger
Sektion for Mekanisk teknologi
Maskinteknik: 2. semester
Sidst opdateret
02. maj, 2024