Emne - Varme- og massetransport i porøse materialer - EP8208
Varme- og massetransport i porøse materialer
Om
Om emnet
Faglig innhold
Fysikalske og kjemiske effekter ved kontakt mellom fluid og porevegg. Varme- og massetransport med og uten kjemisk reaksjon og stråling i porene. Analogi mellom varme og massetransport. Diffusjon og konvektiv varme og massetransport, diffusivitet. Transient og stabil massetransport i ulike faser. Adsorpsjon og desorpsjon, energiomsetning. Kapillartrykk, kapillarstrømning. Strålingsutveksling inne i porer. Fenomenologisk betraktning. Sideeffekter som krymping/svelling, deformasjon, spenningstilstand. Praktiske eksempler fra tekniske prosesser. Matematisk modellering av transportprosessene.
Læringsutbytte
Kunnskapsbaserte læringsmål:
- Med bakgrunn i gitte faser, betingelser og geometrier av systemene skal studenten:
Innføre likhetsprinsippet om varme- og massetransport for konvertering av transportobjekt likninger til modell-likninger.
Bruke Navier-Stokes, Euler og Bernoulli likninger til flerkomponent transport i ideelle, ukomprimerbare og viskøse og ikke-viskøse væsker.
Beregne massetransport i gass, væske og porøst fast stoff basert på Ficks første og andre lov, og varmetransport fra Fouriers og Newtons lover om ledning og konveksjon.
Identifisere transportmekanismen som styres internt eller eksternt basert på setningene for bevarelse av varme og masse.
Analysere stabil tilstand og lagringsflyktig transport under laminær eller turbulent strømning.
Definere transportmotstand arrangert i serier, paralleller og blandet.
Beregne dimensjonsløse grupper knyttet til de styrende mekanismene basert på korrelasjoner for j-faktorer og dimensjonsløse grupper.
Karakterisere konsentrasjon, termiske og hydrodynamisk grensesjikt, og egenskaper knyttet til styrende transportmekanismer.
Utvikle likninger for masse-diffusjon basert på gass kinetisk teori og molekylære kollisjoner.
Beregne massetransport i: fortynnet, konsentrert, ideelle og ikke-ideelle løsninger, organisk og uorganisk blandinger, flytende løsninger med varierende konsentrasjoner av elektrolytter og ikke-elektrolytter.
Fastslå massetransport i porøse stoffer basert på teori, lab data og empiriske likninger.
Identifisere stadiene av fuktighetsbevegelse i: isotermisk og ikke-isotermisk tørking, diffusjon, effusjon, kapillære og flerkomponent strømninger.
Ferdighetsbaserte læringsmål:
- Studenten vil utvikle ferdigheter og evne til å:
identifisere om transportmekanismer forekommer i: stabil tilstand, forbigående, laminære, turbulente, interne og eksterne strømninger.
Bruke passende likninger for å utforme transportprosesser bedre.
Utføre beregninger av masse- og varmeoverføring for binære og flerkomponent systemer som; varmevekslere, fordampere, filtre, membraner, væskeutskillere, absorbenter, tørking, partikler og faseutskillere.
Generell kompetanse:
- Ved gjennomført kurs vil studenten ha generelle kompetanse til å:
Gjennomføre eksperimentelt arbeid på varme- og massetransport basert på styrende lover, grunnprinsipper og prinsipper for bruk.
Utforme og vedlikeholde masse- og varmetransportutstyr og utskillelsesprosesser.
Gjennomføre revisjon og evaluering av masse- og varmetransport i relaterte industrielle anlegg og prosesser.
Sammenligne ytelser på massetransport og energiforbruk i industrielle prosesser og systemer.
Analysere og etablere strategier for bedre masse- og varmetransport i mekaniske, petroleum, mat og kjemiske anlegg.
Læringsformer og aktiviteter
Kollokvier. Frivillige øvinger. For å få bestått i emnet kreves det en score på minimum 70 prosent (70 av 100 poeng).
Anbefalte forkunnskaper
Grunnleggende kunnskap i termodynamikk, varme- og massetransport.
Forkunnskapskrav
TEP4130 Varme- og massetransport, eller tilsvarende kunnskaper.
Kursmateriell
Forelesningsnotater, tidsskriftartikler/utdrag av annen faglitteratur som er relevant til fagtemaene og som angis i forelesningene. Lærebok oppgis ved oppstart.
Fagområder
- Energi- og prosessteknikk
- Teknisk varmelære
- Termodynamikk