HVL-logoHVL-logo

Emnearkiv

Varme- og strøymingslære (ING2044)

Emnebeskriving for studieåret 2018/2019

Læringsutbytte:

-Kunnskapar:

Studenten kan:

  • Gjera greie for termodynamiske omgreper, storleikar og funksjonar.
  • Bruka termodynamikken sin 1. og 2. lov på enkle lukka og opne system.
  • Tolka termodynamiske tilstandsdiagram.
  • Gjera greie for ulike eigenskapar ved væsker og antyde deira tekniske betydning.
  • Sette opp likningar for å beskriva trykkvariasjon i statiske væsker.
  • bruka Arkimedes sitt prinsipp og korleis dette vert brukt til å løysa problem.
  • Gjera greie for eigenskapar til ulike typer strøyming som laminær og turbulent.
  • Dei grunnleggande likningane for væskestraumen, som til dømes bevaring av masse, bevaring av moment og bevaring av energi, og sette opp desse likningane for å løysa problem.

- Ferdigheiter:

Studenten kan:

  • Berekna varme og arbeid for ulike typar prosessar.
  • Bruka termodynamikken sin 1. og 2. lov til å gjera berekningar for grunnleggande termodynamiske prosessar.
  • Berekna energiutnyttinga i enkle tekniske prosesser/anlegg.
  • Løysa problem i fluidmekanikk som til dømes å designa utstyr for å unngå kavitasjon.
  • Anvende likningar i fluidmekanikk, som til dømes bevaringslikningar, for å løysa problem.
  • Differensiere mellom laminær og turbulent strøyming.
  • Berekna trykkvariasjonar i statisk væske.
  • Utføra berekningar med hjelp av Moody`s diagram for å beskriva turbulent strøyming.

- Generell kompetanse:

  • Studenten kan formidla sentralt fagstoff både skriftleg og munnleg.
  • Studenten kan gjenkjenna termodynamiske prinsipp i samband med dei vanlegaste typer forbrenningsmotorar.
  • Etter fullført kurs kan studenten bruka matematikk integrert i praktiske problem i strøymingslære, som i konserveringslovane, strøyming i røyr og til dømes for å designa utstyr for å unngå kavitasjon..

Innhald og oppbygging :

Dei to temaene, varmelære og strøymingslære, vert forelesne separat, med eigne arbeidskrav og eksamen.

Termodynamikk: Arbeid og varme, termodynamikken sin 1. lov, arbeidsmedium (ideell gass/vatn/kuldemedier), fasediagram, reversible og irreversible prosessar, termodynamikken sin 2. lov, entropi, forbrenning, termodynamiske krinsprosessar (Carnot, Otto, Diesel, Rankine, gassturbin), kuldeprosessar.

Strøymingslære: Fluideigenskapar, fluidstatikk, ideell strøyming, laminær strøyming, turbulent strøyming, bevaring av masse, bevaring av energi (Bernoulli sitt teorem), bevaring av rørslemengde, trykkfall i eit røyr, kavitasjon i ei pumpa.

Undervisnings- og læringsformer: Forelesningar og rekneøvingar. 

Undervisningsspråk: Engelsk/norsk

Krav til forkunnskapar: Ingen

Vurderingsform:

Del 1 Strøymingslære: Skriftleg skuleeksamen , 4 timar, tel 50 % på endeleg karakter,

Del 2 Varmelære: Skriftleg skuleeksamen , 4 timar, tel 50 % på endeleg karakter.

Begge delene må vera bestått.

Gradert karakter A - E / F (stryk).

Arbeidskrav:

Ja, opp mot kvar vurderingsdel:

Arbeidskrav varmelære (termodynamikk) (vert spesifisert i undervisningsplanen ved semesterstart).

Arbeidskrav strøymingslære (vert spesifisert i undervisningsplanen ved semesterstart).

Hjelpemiddel ved eksamen:

Enkel kalkulator: Godkjent kalkulator er Casio fx-82 (alle typar: ES, ES Plus, EX, Solar etc.)

Teknisk formelsamling (Pedersen, Gustavsen, Kaasa og Olsen) vert delt ut under eksamen.

Tilrådde forkunnskapar: Analyse og lineær algebra, Fysikk, Kjemi og miljø.

Thermodynamics and Fluid Mechanics (ING2044)

Course Description for Year of Study 2018/2019

Learning Outcome:

 -Knowledge:

The student

  • Can explain thermodynamic terms, quantities     and functions.
  • Can use thermodynamics 1st and 2nd law for simple closed and open systems.
  • Can explain thermodynamic state diagrams.
  • Can explain various properties of liquids and specify their technical impact.
  • Can set up equations  to describe the pressure variation in hydrostatic fluids.
  • Can apply Archimedes principles for solving problems.
  • Can describe characteristics of laminar and turbulent flow.
  • Knows the basic equations for fluid flow-- such as conservation of mass, conservation of momentum, conservation of energy-- and can set up these equations to solve the problems.

-Skills

The student can

  • Calculate heat and work for different types of processes.
  • Use thermodynamics 1st and 2nd law to calculate basic processes in thermodynamics.
  • Calculate energy utilization of simple technical processes.
  • Formulate fluid mechanics equations(--such as conservation of mass, conservation of momentum and conservation of energy--) for simple systems for finding out velocity, pressure drop, reaction forces.
  • Differentiate between laminar and turbulent flows.
  • Calculate pressure variations in static fluids.
  • Perform calculations with the help of Moody`s diagram for describting turbulent flows.

-General qualification:

The students:

  • Will understand various properties of fluids and their importance.
  • Can recognize principles of thermodynamic in usual combustion engines.
  • May perform simple mathematical operations for solving fluid mechanics equations to understand flow and cavitation.

Contents and Structure:

The two main topics are taught separatly, with their own compulsory work and exam.

Thermodynamics: work and heat, the first law of thermodynamics , working medium (ideal gas/water/refrigerants), phase diagram, reversible and irreversible processes, second law of thermodynamics, entropy, combustion, thermodynamic cycle (Carnot, Otto, Diesel, Rankine, gas turbine), cooling processes.

Fluid mechanics: fluid properties, buoyancy, flow of ideal fluids, laminar flow, turbulent flow, conservation of mass, conservation of energy (Bernoulie's theory), conservation of momentum, friction in one pipe, cavitation in a pump.

Teaching Methods:  Lectures and workshop.

Language of Instruction:  English/Norwegian

Entry Requirements: None.

Assessment:

Part 1 Fluid Mechanics: Written exam, 4 hours, counts 50 % on the final mark,

Part 2 Thermodynamics: Written exam, 4 hours, counts 50 % on the final mark.

Both parts must be passed.

Grade: A-E/ passed; F/failed

Course Requirements:

Yes, one for each part:

1: Fluid mechanics (will be specified in the course plan by semester start)

2: Thermodynamics (will be specified in the course plan by semester start)

Examination Aids:

Simple calculator: Allowed calculator is Casio fx-82 (all varieties: ES, ES Plus, EX, Solar etc.)

Technical table of formulas (Pedersen, Gustavsen, Kaasa and Olsen) will be handed out during the exam.

Recommended Previous Knowledge:  Analysis and Linear Algebra, Physics, Chemistry with Environment Focus.