MMVA01 Termodynamik med strömningslära 5 hp

Transkript

1 Institutionen för Energivetenskaper MMVA01 Termodynamik med strömningslära 5 hp Kursinformation hösten 2011 augusti 2011

2 SYFTE OCH INNEHÅLL Kursen syftar till att ge baskunskaper i klassisk termodynamik och strömningslära (fluidmekanik) samt viss förståelse av grundläggande termodynamiska processer. Kursen avser också att ge förståelse och kunskap om förlopp och fenomen som inträffar vid gasers och vätskors rörelse. Inom kursavsnittet termodynamik behandlas begreppen temperatur, arbete, värme, energi och entropi samt termodynamikens huvudsatser (främst första och andra), inklusive tillämpningar. Gasers och vätskors egenskaper liksom övergången mellan dessa båda faser studeras. Tillståndsstorheter och användandet av tillståndsdiagram innefattas. Inom kursavsnittet strömningslära introduceras först ett antal grundläggande begrepp och samband. Därefter genomgås och tillämpas olika metoder för problemlösning, baserade på differential-, integral- och dimensionsanalys. Bland dessa kan nämnas Bernoullis ekvation, impulssatsen och Reynolds likformighetslag. Dessutom behandlas omströmmade kroppar och rörströmning (inkompressibel strömning). ORGANISATION Kursen bedrivs i form av föreläsningar, storgruppsövningar (seminarier), räknestugor och hemuppgifter. Vid räknestuga sker individuell träning i problemlösning med möjlighet till assistans av gruppledare. För ytterligare träning och återkoppling erbjuds tre frivilliga hemuppgifter. En hemuppgift är obligatorisk. Teori inom termodynamik examineras via ett separat prov (1 tim). Kursen avslutas med en skriftlig tentamen (4 tim). KURSLITTERATUR Y. A. Çengel, R. H. Turner & J. M. Cimbala, Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences, 3rd Edition in SI Units, McGraw-Hill (2008). C. Norberg, Termodynamik sammanfattningar, tabeller m.m., Institutionen för Energivetenskaper, LTH (2010); finns på KFS AB. D. Eriksson & C. Norberg, Kompendium i grundläggande strömningslära, Institutionen för Energivetenskaper, LTH (2010); finns på KFS AB. Övrigt kursmaterial, bl.a. Övningsuppgifter Grundläggande strömningslära, Repetitionsfrågor och typiska tentamensproblem, kan hämtas på kursens hemsida: > Värmeöverföring > Utbildning > Kurser > MMVA01 Termodynamik med strömningslära HEMUPPGIFTER, MED BONUS Hemuppgifter löses individuellt och lämnas till kursansvarig eller gruppledare. Institutionens personal rättar och godkänner uppgifterna. Felaktiga eller ofullständiga lösningar återlämnas för förnyad lösning eller korrigering. Tre uppgifter är frivilliga, en är obligatorisk. Om nöjaktiga lösningar inlämnats före respektive angiven tid (se nedan) utdelas 0.5 bonuspoäng per uppgift. Bonuspoäng (maximalt 2 poäng) läggs till den summa som senare fås vid tentamen. Bonuspoängen gäller även vid nästföljande två ordinarie omtentamina. TEORIPROV Ett kortare skriftligt teoriprov genomförs under läsvecka 5 och behandlar teori inom avsnittet termodynamik. Inga hjälpmedel får användas. För godkänt krävs 5 poäng av maximalt 12 poäng. Skrivtiden är 60 minuter. TENTAMEN OCH SLUTBETYG En skriftlig tentamen avslutar kursen. Tentamen består av 6 poäng teori (strömningslära) och 32 poäng problem (4 uppgifter, termodynamik och strömningslära), totalt 38 poäng. Inklusive ev. bonus är den totala poängsumman vid tentamen 40 poäng. För godkänt krävs totalt 18 poäng 1

3 (inkl. bonus). Skrivtiden är 4 timmar. Tentamen är delad, vilket innebär att först genomförs teoridelen och när denna inlämnats till vakten påbörjas lösandet av problemdelen. Vid teoridelen får inga hjälpmedel användas. Vid problemdelen får häftet Termodynamik sammanfattningar, tabeller, m.m., formelblad i termodynamik, Kompendium i grundläggande strömningslära, föreläsningsanteckningar (utan lösta exempel), matematiska tabellverk samt räknedosa användas. Egna lösta exempel får ej förekomma vid tentamen. För godkänd kurs, slutbetyg 3 (tre), krävs godkänd hemuppgift, godkänt teoriprov samt godkänd tentamen. Den maximala totala poängsumman av teoriprov och tentamen (inklusive ev. bonus) är 52 poäng. För betyg 4 (fyra) krävs minst 33 poäng, för betyg 5 (fem) krävs minst 44 poäng av den maximala totala poängsumman. EXAMINATOR Kursens examinator är universitetslektor Christoffer Norberg. FÖRELÄSNINGAR, STORGRUPPSÖVNINGAR OCH RÄKNESTUGOR Christoffer Norberg föreläser kursen. Problemlösning vid storgruppsövningar genomförs av tekn. lic. Helgi Fridriksson; gruppvisa räknestugor handleds av Helgi Fridriksson och universitetsadjunkt Teresa Hankala-Janiec. ADMINISTRATION Kursen administreras av Institutionen för Energivetenskaper. Kurssekreterare: Gunvi Andersson ( , Gunvi.Andersson@energy.lth.se), tjänsterum vån. 5, M-huset, norra delen, rum LÄRARE Teresa Hankala-Janiec ( , Teresa.Hankala-Janiec@energy.lth.se, M-huset, rum 5124) Helgi Skuli Fridriksson ( , Helgi.Fridriksson@energy.lth.se, M-huset, rum 5127) Christoffer Norberg ( , Christoffer.Norberg@energy.lth.se, M-huset, rum 5125) KAPITELÖVERSIKT Termodynamik Ch. Anm. Çengel, Turner & Cimbala 1 Introduktion 1-3 utgår, 1-5 kursivt, Engineering Software Packages och EES utgår 2 Grundläggande begrepp 2-7 kursivt, 2-8 utgår 3 Energi, energiutbyte, allmän energianalys s utgår, 3-7 utgår, 3-8 kursivt 4 Egenskaper för rena ämnen 4-7 kursivt, 4-8 utgår 5 Energianalys, slutna system 5-5 kursivt 6 Massutbyte och energianalys, öppna system 6-5 kursivt 7 Andra huvudsatsen 7-5 kursivt 8 Entropi 8-6 kursivt, 8-11 samt Isentropic Efficiency of Nozzles utgår Strömningslära Ch. Anm. Grundläggande strömningslära 1 Introduktion 2 Fluiders statik 2.4, 2.5 kursivt, 2.7 utgår 3 Viskös strömning 3.2 kursivt 4 Bernoullis ekvation kursivt 5 Kontrollvolymsanalys 5.1, 5.2, 5.3, 5.6 kursivt 6 Dimensionsanalys, likformighet 7 Omströmmade kroppar, , 7.3, 7.5 kursivt 8 Rörströmning 2

4 DETALJSCHEMA Lv. Aktivitet Innehåll Tid Grupp Sal Lärare 1 Fö 1 Ch. 1/2/Kap. 1 mån 29/8, alla V:C CN Fö 2 Ch. 3/4 ons 31/8, alla MH:B CN Fö 3 Ch. 4/5 tor 1/9, alla MH:B CN RS 1 Ch. 4 tor 1/9, V:N1 THJ RS 1 Ch. 4 fre 2/9, V:N1 THJ 2 Fö 4 Ch. 5/6 mån 5/9, alla V:C CN Fö 5 Ch. 6/7 ons 7/9, alla MH:B CN Stgö 1 Ch. 5/6 tor 8/9, 8 10 alla MH:B HF RS 2 Ch. 5 tor 8/9, V:Q2 HF RS 2 Ch. 5 fre 9/9, V:N1 HF 3 Fö 6 Ch. 7/8 mån 12/9, alla V:B CN RS 3 Ch. 6 tis 13/9, E:1145 THJ Stgö 2 Ch. 6/7/8 ons 14/9, 8 10 alla DC:Shö HF RS 3 Ch. 6 ons 14/9, V:Q1 HF RS 4 Ch. 6/7 tor 15/9, V:N1 THJ RS 4 Ch. 6/7 fre 16/9, V:N1 HF 4 Fö 7 Ch. 8/Kap. 1/3 mån 19/9, alla V:B CN RS 5 Ch. 8 ons 21/9, V:Q1 THJ RS 5 Ch. 8 tor 22/9, V:O2 HF RS 6 Kap. 1/2 tor 22/9, V:Q2 THJ RS 6 Kap. 1/2 fre 23/9, V:N1 HF 5 Fö 8 Kap. 2/4 mån 26/9, alla DC:Shö CN Teoriprov Termodynamik ons 28/9, 9:00 10:00 alla Sparta:A/B CN Fö 9 Kap. 4/5/6 tor 29/9, 8 10 alla MH:B CN Stgö 3 Kap. 4/5 tor 29/9, alla MH:B HF 6 Fö 10 Kap. 6/7 mån 3/10, alla DC:Shö CN Fö 11 Kap. 8 ons 5/10, alla MH:B CN Stgö 4 Kap. 6/7/8 tor 6/10, 8 10 alla MH:B HF RS 7 Kap. 4/5 tor 6/10, V:Q2 THJ RS 7 Kap. 4/5 tor 6/10, V:N1 HF 7 RS 8 Kap. 6/7 mån 10/10, DC:310 THJ RS 8 Kap. 6/7 tis 11/10, V:R1 HF RS 9 Kap. 8 tor 13/10, V:Q2 THJ RS 9 Kap. 8 fre 14/10, V:N1 HF 8 Tentamen tis 18/10, alla Sparta:A/B CN Lv. = Läsvecka; Ch. = Kapitel i Çengel, Turner & Cimbala; Kap. = Kapitel i kompendiet Fö = Föreläsning; Stgö = Storgruppsövning (Seminarium); RS = Räknestuga; CN = Christoffer Norberg; HF = Helgi S. Fridriksson; THJ = Teresa Hankala-Janiec; MH:A och MH:B = Matematikhuset, Hörsal A och B, Sölvegatan 18; DC:Shö = Designcentrum, stora hörsalen; DC:310 = Designcentrum, rum

5 DETALJPLAN PROBLEMLÖSNING Uppgifter som behandlas på storgruppsövning: Stgö Tid Sal Kursavsnitt Uppgifter 1 tor 8/9, 8 10 MH:B Termodynamik 5-37, 6-90, ons 14/9, 8 10 DC:Shö Termodynamik 7-105, 8-41, tor 29/9, MH:B Strömningslära 4.3, 4.6, 5.5, tor 6/10, 8 10 MH:B Strömningslära 6.4, 7.1, 8.2, 8.6 Uppgifter rekommenderade att lösa på egen hand (hemstudier, räknestugor): Vecka RS Uppgifter , 4-25, 4-57, 4-73, , 5-40, 5-68, 5-75, 5-77, och , 6-50, 6-68, 6-75, 6-107; 6-163, 7-106, och , 8-89, 8-138, 8-142; 1.2, 2.1, 1.5, 1.6, , 4.2, , 5.1, 5.2, 5.4, , 6.2, 7.2, 7.3, 7.4; 8.3, 8.4, 8.5, 8.7, 8.8 Hemuppgifter: Kursavsnitt Typ Uppgift Deadline Termodynamik Frivillig 6-42 tor 15/9, kl. 17:00 Termodynamik Obligatorisk tor 15/9, kl. 17:00 Termodynamik Frivillig tor 22/9, kl. 17:00 Strömninglära Frivillig 6.3 mån 10/10, kl. 17:00 25 augusti 2011, C. Norberg 4