Vakcode: wb4304

Vaknaam: Thermodynamica 3

 

Meer info op: http://www-pe.wbmt.tudelft.nl/kk/kandidaats.htm

 

Het betreft een college

TUD studiepunten: 3

ECTS studiepunten: 5

Subfaculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek

Docent(en): Verkooijen, prof. dr.ir. A.H.M.,  Infante Ferreira, dr.ir. C.A. (coordinator), Woudstra, ir. N.,  Buijtenen, prof.ir. J.P. van

 Tel.:  015-27 84894

Trefwoorden:

Processen in thermische machines. Koel- en warmtepompsystemen. Psychrometrische systemen. Verbranding. Fase evenwicht. Roterende                     stromingsmachines.

Cursusjaar:

2

Periode:

0/4/0/0

Coll.uren p/w:

4

Andere uren:

 

Toetsvorm:

schriftelijk

Tentamenperiode:

2, 3

(zie jaarindeling)

 

Voorkennis: wb1123, wbtp103, wb1224, wbtp202

Wordt vervolgd door: wb4301A, wb4407, wb4410A e.a.

Uitgebreide beschrijving van het onderwerp:

1.                  Indeling van en processen in thermische machines. Processen in thermische machines. Nulde en eerste hoofdwet van de thermodynamica. Systeemgrens. Soorten energiesyste­men. Energiesoorten. Energiebalans open systeem met stationaire doorstroming. Kringprocessen. Beoordelingsfactoren en rendementen. Tweede hoofdwet van de thermodynamica. Arbeid bij omkeerbaar adiabatische processen. Arbeid bij niet adiabatische wrijvingsloze processen. Arbeid bij adiabatische expansie processen met wrijving bij thermische machines met stationaire doorstroming. Arbeid bij compressie processen. Diverse oorzaken van niet adiabatische procesvoortgang.

2.                  Koel- en warmtepompsystemen. Damp-compressie koelcycli. Koudemiddel eigenschappen. Warmtepompsystemen. (hoofdstuk 10 van Moran & Shapiro).
Psychrometrische systemen. Psychrometrische systemen als voorbeeld van ideaal gas mengsels. Massa en energie behoud in psychrometrische systemen. Massa en energie behoud in psychrometrische systemen. Adiabatische verzadiging en natte bol temperaturen. Mollier diagram voor vochtige lucht. Psychrometrische toepassingen. (Paragraaf 6 t/m 10 van hoofdstuk 12 van Moran & Shapiro).

3.                  Verbrandingsproces. Energiebalans en definitie referentie-enthalpie bij verbrandingssystemen. Adiabatische verbrandingstemperatuur. Introductie brandstofcellen. (Hoofdstuk 13, par. 1 t/m 3 en 5 van Moran & Shapiro).
Inleiding fasenevenwicht. Evenwicht tussen twee fasen van een zuivere stof. Evenwicht in multicomponent, meerfasen systemen. (Hoofdstuk 14, par. 1, 5 en 6 van Moran & Shapiro)

4.                  Roterende stromingsmachines. Energieomzetting in roterende stromingsmachines. De axiale turbine: principe van werking; berekening van een turbinetrap; reactiegraad, gelijkdruk- en overdrukturbine. De axiale compressor: principe van werking; berekening van een compressor­trap. Radiale machines: pompen en compressoren. Prestaties en prestatieweergave van stromingsmachines. Dimensieloze kentallen voor stromingsmachines werkend met incompressibele en compressibele media. Prestatiekarakteristieken. Toepassing van voorrotatie. Cavitatieverschijnselen bij pompen. Dimensionering van roterende stromingsmachines.

 

College materiaal:

·         Moran, M.J. and H.N. Shapiro “Fundamentals of Engineering Thermodynamics”, SI-Version.(3rd Ed., 1998). (Wiley and Sons, Inc., New York) ISBN 0-471-97960-0

·         Van Paassen, C.A.A., "Processen in thermische machines", collegedictaat, Faculteit WbMT, TUD, 1994.

·         Van Buijtenen, J.P., "Thermische machines –roterende stromingsmachines", collegedictaat, Faculteit WbMT, TUD, 1994.

 

Referenties vanuit de literatuur:

·         Baehr, H. D., "Thermodynamik", 5e ed., Springer-Verlag, Berlin, 1984.

·         Brodowicz, K. en T. Dyakowski, "Heat pumps", Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford, 1993.

·         Dixon, S.L., "Fluid mechanics of turbomachinery", Pergamon Press, Oxford, 1978.

·         Traupel, W., "Thermische Turbomaschinen", Springer Verlag, 1977.

Opmerkingen (specifieke informatie over tentaminering, toelatingseisen, etc.):

Zie http://www-pe.wbmt.tudelft.nl/kk/kandidaats.htm

Leerdoelen:

Doelstelling van dit college is de praktische toepassing van de theorie uit de colleges inleiding thermodynamica (wb1123) en thermodynamica 2 (wb1224) voor het ontwerp van machines (o.a. turbines en warmtepompen). Een inleiding in de thermodynamica van verbrandingsprocessen, brandstofcellen en evenwicht in meerfasen systemen.

Computer gebruik:

Practicum:

Ontwerp component:

De methodiek om de componenten die een grote bijdrage leveren aan de totale irreversibiliteit van dergelijke systemen te identificeren vergroot het inzicht in de consequenties van ontwerpkeuzes.

Percentage ontwerponderwijs:  30 %