IP204312 - Termodynamikk og maskinerisystemer

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Skriftlig eksamen 100/100 5 timer C

Faglig innhold

Faget gir grunnleggende kunnskaper i teknisk termodynamikk og innføring i sentrale emner innen systemer for skipsmaskineri.

Eksempler på anvendelse av termodynamikk i teknologi.

Definisjon av termodynamiske systemer, systemgrenser. Arbeid og varme som krysser systemgrenser.

Egenskaper som trykk, temperatur, tetthet, spesifikt volum varmekapasitet, indre energi, entalpi, entropi. Beregninger og bruk av dataverktøy og tabeller for bestemmelse av egenskaper.

Fordamping og kondensering, fase-endring. Prosesser med damp og hydrokarbon-fluider, LNG og lignende. Sammenheng mellom trykk og temperatur, damptrykkskurver, bruk av tabeller, programvare, diagrammer for trykk/volum, trykk/temperatur, temperatur/ entropi m.m. for bestemmelse av fluid-egenskaper og prosess-forløp.

Sammenheng mellom trykk, temperatur og volum for ideelle gasser og regning med kompressibilitetsfaktor for reelle gasser.

Polytropiske, isentropiske, isobare, isokore prosesser. Beregning av overført arbeid, varme og endring av egenskaper.

Termodynamikkens 1. Hovedsetning for lukket system og åpent system (kontrollvolum). Energiregnskap med arbeid, varme og andre energiformer. Stempelmotor som en serie enkeltprosesser i lukket system. Åpent system med gass/damp-turbiner, pumper, dyser og varmevekslere.

Termodynamikkens 2. Hovedsetning. Energibalanse for forbrenningsmotorer og andre termiske prosesser. Tilført energi, mekanisk effekt og bortført varme. Carnotprosessen som sammenligningsprosess for virkelige prosesser.

Ulike energiformer og sammenhenger mellom disse.; potensiell energi, trykk-energi, kinetisk energi, indre energi, entalpi. Spesifikk varmekapasitet. Reversible og irreversible prosesser, entropi.

Kvalitet på energiformer, eksergi og anergi.

Varmeoverføring, dimensjonering av varmevekslere, varmeledning, konveksjon, stråling. fordamping, kondensering. Beregning og bruk av varmeovergangstall, varmegjennomgangstall (U-verdier).

Kulde og varmepumpe-prosess, betydning av temperaturnivåer, effektfaktor, dimensjonering.

Prosess med dampkjel og turbin for produksjon av elektrisk kraft eller drift av maskin.

Gasslover for blandinger, fuktig luft, naturgass.

Fremdrift av skip. Karakteristiske egenskaper for motorer, gear og propell. Vurdering og valg av ulike maskineriløsninger for eksempel konvensjonelt dieselmaskineri eller diesel-elektrisk. Brennstoffsystemer, smøreoljesystemer eksos-systemer.

Energibalanser for maskineri, tilført effekt, effekt til fremdrift og varme-effekt avgitt i hjelpesystemer. Elektrisk kraftproduksjon med dieselmotor eller dampturbin. Kjølevannsystem, bruk av spillvarme til bl.a. ferskvannsproduksjon.

Viktige hjelpesystemer, ballast- og lense-system. Sanitær-, ventilasjon og air-condition systemer. Brannbekjempelse. Fortøynings- og anker-systemer, lasthåndtering.

Hydraulikk, grunnleggende teori og anvendelse på hjelpesystemer.

Elektrisk strøm, spenning og frekvens. Elektriske systemer med regulering, automasjon og instrumentering. Bruk av elektriske drivenheter og omformere: Frekvensomformere, likerettere, vekselrettere, transformatorer.

Forbrenning av fossile brensler i motorer. Balansering av kjemiske reaksjonsligninger og mengde-beregninger for luft og avgasser inkludert CO2. Sammenheng mellom luftoverskudd i motorer og innhold av komponenter i avgasser.

Læringsutbytte

Læringsutbytte - Kunnskap:

kjenne til og forstå fysisk betydning av og bruk av enheter/dimensjoner for trykk, temperatur, tetthet, spesifikt volum varmekapasitet, indre energi, entalpi, entropi, væskefas, gassfase.

kjenne til og forstå sykliske prosesser og delprosesser for ulike forbrenningsmotorer og kulde-anlegg/varmepumper.

kjenne til og forstå termodynamikkens første hovedsetning med sammenhenger mellom ulike energiformer som trykk-, varm-, mekanisk-, kinetisk- og potensiell energi. Begrepet løftehøyde for pumper og kompressorer.

kjenne til og forstå termodynamikkens andre hovedsetning anvendt på motor- og kulde/varmpe-prosesser.

kjenne til og forstå begrepet energikvalitet og kunne bruke temperaturnivå og begrepene eksergi og anergi til drøfting av dette.

kjenne til og forstå energibalanser for forbrenningsmotorer og tilhørende maskinerisystem/kjølesystemer.

kjenne til og forstå begrepet virkingsgrad anvendt på termiske, mekaniske og elektriske prosesser og maskiner.

kjenne til og forstå Carnotprosessen som sammenligningsprosess for virkelige prosesser.

kjenne til og forstå oppbyggingen av ulike maskinerisystemer, propulsjons- og hjelpesystemer for fartøy med bl.a mekaniske konvensjonelle anlegg og dieselelektriske anlegg. Konsekvenser av valg av maskineriløsninger med hensyn til for eksempel plassbehov, investering, energibruk og driftskostnader.

kjenne til og forstå oppbyggingen av hjelpesystemer.

kjenne til og forstå virkemåten for hydraulikk-systemer.

kjenne til og forstå forskjeller på ulike typer maskineri, motorer, pumper, varmevekslere og hvordan de brukes.

Læringsutbytte - Ferdigheter:

kunne analysere og gjøre overslags- og detaljberegninger/dimensjonering av sammensatt maskineri, delsystemer og komponenter som termiske motorer, elektriske motorer og omformere, varmevekslere, pumper, og rørsystemer.

kunne dimensjonere fremdriftsanlegg for fartøy med utgangspunkt i hastighet og motstand.

kunne vurdere ulike maskineriløsninger med hensyn til økonomi, ytelse, energibruk.

Læringsutbytte - Kompetanse:

kunne kommunisere om faglige temaer med andre som har generell bakgrunn innen fagområdet og med mindre ekspert-miljøer.

kjenne til trender innen teknologi for komponenter og systemløsninger.

Læringsformer og aktiviteter

Pedagogiske metoder:

Forelesninger. Prosjekt som gruppearbeid. Ca 14 obligatoriske øvinger. Mindre øvinger underveis som ikke skal leveres men som er pensum.

Obligatoriske arbeidskrav:

Minimum 10 øvinger innlevert og godkjent.

Obligatoriske aktiviteter

  • Obligatorisk arbeidskrav

Mer om vurdering

Tillatte hjelpemidler ved skriftlig skoleeksamen: Teknisk formelsamling med tabeller eller tilsvarende godkjent litteratur.
Kalkulator.

2/3 av obligatoriske øvinger må være godkjent for adgang til eksamen.

Ny og utsatt eksamen er muntlig eksamen,varighet ca.20.minutter.

Spesielle vilkår

Vurderingsmelding krever godkjent undervisningsmelding samme semester. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

Krever opptak til studieprogram:
Byggingeniør (003BY)
Produkt og systemdesign (045PS)

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Vår ORD Skriftlig eksamen 100/100 C 09:00
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.