Vakcode: wb1126wb/mt

Vaknaam: Thermodynamica 1

Zie ook BLACKBOARD

Het betreft een college

TUD studiepunten: 2

ECTS studiepunten: 3

Subfaculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek

Docent(en): Westerweel, dr.ir. J. , Kuiken, dr.ir. G.D.C. , Infante Ferreira, C. A.

Tel.:  015-27 84894

Trefwoorden:

Thermodynamische systemen.

Arbeid, kinetische energie en potentiële energie.

Thermodynamische eigenschappen.

Massa- en energiebehoud voor een controle volume.

Ideaal gas model. Warmteoverdracht processen

Tweede wet van Thermodynamica.

Arbeidsleverende kringprocessen.

Cursusjaar:

1

Periode:

0/0/4/0

Coll.uren p/w:

4

Andere uren:

Toetsvorm:

schriftelijk

Tentamenperiode:

3, 4

(zie jaarindeling)

Voorkennis:

Natuurkunde VWO

Wordt vervolgd door:

wbtp107_108, wb205, wb1224, wb4304

Uitgebreide beschrijving van het onderwerp:

Thermodynamische systemen. Eigenschappen, toestand, proces en evenwicht. Eenheden voor massa, lengte, tijd en kracht. Specifieke volume en druk. Temperatuur. Systematiek voor de oplossing van thermodynamische problemen.

Arbeid, kinetische energie en potentiële energie. Energie overdracht door arbeid.

Energie van een systeem. Energiebehoud van gesloten systemen. Energie analyse van kringprocessen.

Eigenschappen van zuivere compressibele stoffen in evenwicht. Toestand van een stof. Druk – specifiek volume – temperatuur relatie. Thermodynamische eigenschappen. Druk – specifiek volume – temperatuur relatie voor gassen.

Ideaal gas model. Massabehoud voor een controle volume. Energiebehoud voor een controle volume.

Analyse van controle volumes in stationaire toestand. Energievergelijking voor open systemen: turbine, smoren, warmtewisselaar.

Energie overdracht door warmte. Warmteoverdracht processen. Vormen van warmteoverdracht. Gecombineerde warmteoverdracht. Warmtegeleiding. Kritische isolatie dikte.

De tweede wet van Thermodynamica. Inleiding. Clausius en Kelvin-Plank formuleringen. Irreversibele en reversibele processen. Tweede wet formulering voor kringprocessen.

Rendement van reversibele arbeidsleverende kringprocessen, koude kringprocessen en warmtepompen. Carnot kringproces. Ongelijkheid van Clausius. Definitie van entropie verandering. Isentropische processen met ideaal gassen.

Arbeidsleverende kringprocessen. Papin, Stirling, Carnot, Ericsson, Joule-Brayton, Otto kringprocessen.

Ottomotor. Standaard diesel proces. Joule-Brayton proces.

Regeneratieve gasturbines. Regeneratieve gasturbines met naverwarmer en interkoeler. Gasturbines voor vliegtuig voortstuwing. Ericsson kringlopen

Invloed drukverhouding op vermogen. Motor van Maserati met turbocharger en interkoeler.

College materiaal:

·          Moran, M.J. and H.N. Shapiro “Fundamentals of Engineering  Thermodynamics”, SI-Version. 3^rd Ed., 1998. Wiley and Sons, Inc., New York. ISBN 0-471-97960-0 (dit boek wordt ook gebruikt bij Thermodynamica 2, tweedejaars project Energie en Thermodynamica 3).

• Mills, A.F., "Basic heat and mass transfer", 2^nd Ed., 1999. Prentice-Hall. ISBN 0-13-096247-3. (dit boek wordt ook gebruikt bij Stromingsleer 1)

Referenties vanuit de literatuur:

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

Het tentamen bestaat uit 13 meerkeuze vraagstukken (theorie en eenvoudige vraagstukken) en 2 open vragen (1 uit colleges 1 t/m 7, 1 uit colleges 8 t/m 14).

Leerdoelen:

·         Een analyse kunnen maken van thermodynamische systemen op basis van de controle volume methode en van behoud van massa en energie.

§         De verschillende verschijningsvormen van energie kennen

§         Het expliciet kunnen toepassen van de controle volume methode, de wet van  behoud van massa en energie en thermodynamische grootheden (warmte, temperatuur, arbeid, entropie, druk, ...) voor berekening en bepaling van:

§         Rendement, vermogen en opgenomen en afgestane warmte bij (kring)processen.

§         Druk – specifiek volume – temperatuur relatie van zuivere stoffen kennen.

§         Een analyse kunnen maken van thermodynamische processen met fase overgang (verdamping en condensatie)

§         Ideaal gas model kennen.

§         De verschillende vormen van energie overdracht door warmte kennen en globaal kunnen kwantificeren.

§         De verschillende formuleringen van de tweede wet van de Thermodynamica kennen.

§         Isentropische processen met ideaal gassen kunnen berekenen.

§         Een analyse kunnen maken van de deelprocessen van arbeidsleverende (verbrandingsmotor / turbine) kringprocessen. Het kunnen maken van de juiste aannamen voor (deel)proces benadering: isochoor, isobaar, adiabatisch, isotherm, polytroop, reversibel.

§         Getabelleerde thermodynamische grootheden kunnen hanteren om (systeem)berekeningen uit te voeren.

Computer gebruik:

Bij de voorgeschreven boeken is software voor demonstraties en oefeningen.

Practicum:

Ontwerp component:

Thermodynamica wordt, in combinatie met stromingsleer en warmte- en stofoverdracht, ingezet om bijvoorbeeld automotoren, turbines, compressoren, pompen, elektriciteit opwekkinginstallaties, cryogenische-, koel- en klimaat-installaties en duurzame energieconversie installaties te analyseren en ontwerpen.

Percentage ontwerponderwijs:  0 %