ING2309 Termodynamikk og varmeoverføring

Emnekode: 
ING2309
Kursnavn på engelsk: 
Thermodynamics and Heat Transfer
Studieprogram: 
Bachelor i militære studier
Credits: 
7,5
Studienivå: 
Syklus 1
Undervisningssemester: 
2020 Vår
Eksamenssemester: 
2020 Vår
Undervisningsspråk: 
Norsk
Emneansvarlig: 
Gisle Strand
Linn-Kristine Glesnes Ødegaard
Om emnet

Grunnet Covid19 pandemien våren 2020 ble alle emner ved FHS lagt om til distribuert/digitalisert undervisning. Denne tilstanden varte i større og mindre grad frem til 7. mai hvor enkelte emner og studentgrupper fikk noe mer tilgang til fysisk/ordinær undervisning.

Emnet skal gi  kunnskaper innen termodynamikk og varmelære til bruk i de andre tekniske spesialiseringsemnene. Kadettene skal få bakgrunn for å kunne håndtere drift- og vedlikeholdsproblematikk innen det skips- og motortekniske området. Etter endt utdanning er kadetten i stand til å kommunisere med andre om termodynamikk og varmeoverføring både muntlig, skriftlig og i et formelapparat. Kadetten har også god forståelse for hvordan ny kunnskap og metode innen området utvikles, og hvilken betydning dette har for ingeniørfaglig praksis. Emnet skal gi et godt grunnlag for videre studier.

Emneplanen følger STCW-kode: A-III/2 og STCW-funksjon: Maskineri på ledelsesnivå

Emnet dekker følgende faglig innhold: Grunnleggende begreper og egenskaper til fluider: tetthet, trykk, temperatur, kompressibilitet, damptrykk, massestrøm og volumstrøm. Tilstandsligninger og tilstandsendringer for væsker og gasser, relevante tabeller og diagrammer (f.eks. pV, Ts, hs, ph). Energiformer, arbeid, varme, indre energi og entalpi. Termodynamikkens 1. lov, konserveringslover for masse og energi. Termodynamikkens 2. lov, entropi og irreversibiliteter, åpne og lukkede systemer. Ideelle sirkelprosesser for kraftproduksjon og kjøling, herunder Carnot-, Otto-, Diesel-, Dual-, Rankine-/Brayton- og Stirlingsprosessene. Skipsdampanlegg, komponenter og fluidets tilstander i anlegget. Dimensjonering av trykklufttank for nødvendig volum og trykk mht. ønsket massestrøm. Fuktig luft; egenskaper, diagrammer, likevektsberegninger, luftkondisjoneringsanlegg. Varmeoverføringsmekanismer; ledning, stråling, konveksjon, dimensjonering av varmevekslere, komponenter og systemintegrasjon.

Emnet er planlagt gjennomført av sivil tilbyder.

 

Læringsutbytte

Kunnskaper

Etter fullført emne kan kadetten:

  • gjøre rede for sentrale begreper og metoder innen termodynamikk og varmeoverføring
  • fortelle om termodynamiske sammenhenger innen emnet i praktiske anvendelser og driftsrelaterte problemer
  • uttrykke forståelse for hvordan ny kunnskap og metode innen området utvikles, og hvilken betydning dette har for ingeniørfaglig praksis

Ferdigheter

Etter fullført emne kan kadetten:

  • nytte relevante begreps- og formelapparat
  • gjøre rede for grunnleggende lover og setninger
  • bruke kunnskapen til å lage matematiske modeller av utvalgte forhold innen termodynamikk og varmeoverføring
  • resonnere systematisk ved problemstillinger innen emnet og gjøre rede for sine resultater
  • gjøre rede for og anvende varmekraftmaskin- og kjølemaskin sykluser
  • bruke skipsmotorsimulator for uthenting og bearbeiding av termodynamiske data
  • anvende forbrenningsmotorer, luftkondisjoneringsanlegg, gassdynamisk benk og tilhørende måleutstyr på laboratoriet, samt kunne framstille og tolke/analysere måledata fra disse
  • anvende kunnskapen til å dimensjonere enkle varmevekslere og størrelse på trykklufttanker

Generell kompetanse

Etter fullført emne kan kadetten:

  • formulere og løse praktiske varmeoverførings- og termodynamikkproblemer
  • bruke laboratorieutstyr og foreta nødvendig instrumentering og datainnsamling
  • formidle kunnskap innen termodynamikk og varmeoverføring 
Praktisk organisering og arbeidsformer

Det skal legges vekt på å bruke eksempler fra andre fag og fra tjenesten som illustrasjon av emnet.

·      Gjennomgang av pensum med bruk av spørsmål/diskusjoner

·      Regneøvelser og oppgavegjennomgåelse av elev/lærer,

·      Elevframføringer, obligatoriske innleveringer, veiledning og selvstudium.

·      Laboratorieøvelser og datasimuleringer  

·      Prøver

Laboratorieforsøk på:

  • Dieselmotor, gassturbin, luftkondisjoneringsanlegg og kjølemaskineri.

Bruk av skipsmaskinerisimulator

  • simulering av termodynamiske prosesser i dieselmotor, dampanlegg, kulde- og luftkondisjoneringsanlegg.

Ekskursjon på skipsmotor- og dampanlegg.

Sensorordning

Sensur gjennomføres i henhold til Forskrift om opptak, studier og eksamen ved Forsvarets høgskole.

Pensum

Larsen, J.B., Christensen, P. D, Elmegaard, B (2020). Maskinteknisk Termodynamikk, Grundlæggende teori og praksisnær anvendelse (4. utg.): DTU  (Kap. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 og 11).

Bailey, M. B., Boettner, D. D., Moran, M. J., & Shapiro, H. N. (2012). Principles of Engineering Thermodynamics, SI-versjon (7. utg.). Hoboken: Wiley. (Kap. 1, 2, 3.1-3.6, 3.8-3.15, 4.1-4.11, 5, 6, 8.1-8.5, 9.1-9.8, 9.11-9.14,10.1-10.3, 10,6-10,7, 12.1-12.8).

Kompendium og notater utlevert av faglærer

 

VurderingsformGrupperingVarighetVarighetstypeKarakterskalaAndelJusterende muntligKommentarHjelpemidler
MappevurderingIndividuell -A-F30Not required Prøver, innleveringer og laboratorierapporter som inngår i mappen angis ved semesterstart. Endring grunnet Covid-19, godkjent i programråd av programansvarlig.
Skriftlig individuell hjemmeeksamenIndividuell3TimerA-F70RequiredEksamen må bestås. Individuell hjemmeeksamen (oppgaveregning) 3 timer med muntlig samtale om hvordan de har løst oppgaven, varighet 30 min. Skriftlig og muntlig vil gå på ulike dager, med minst mulig opphold. Samtlige må gjennomføre muntlig justerende eksamen. Endring grunnet Covid-19, godkjent i programråd av programansvarlig. Iht retningslinjer for hjemmeeksamen
Vurderinger:
Vurderingsform:Mappevurdering
Gruppering:Individuell
Varighet:
Varighetstype:-
Karakterskala:A-F
Andel:30
Justerende muntlig:Not required
Kommentar: Prøver, innleveringer og laboratorierapporter som inngår i mappen angis ved semesterstart. Endring grunnet Covid-19, godkjent i programråd av programansvarlig.
Hjelpemidler:
Vurderingsform:Skriftlig individuell hjemmeeksamen
Gruppering:Individuell
Varighet:3
Varighetstype:Timer
Karakterskala:A-F
Andel:70
Justerende muntlig:Required
Kommentar:Eksamen må bestås. Individuell hjemmeeksamen (oppgaveregning) 3 timer med muntlig samtale om hvordan de har løst oppgaven, varighet 30 min. Skriftlig og muntlig vil gå på ulike dager, med minst mulig opphold. Samtlige må gjennomføre muntlig justerende eksamen. Endring grunnet Covid-19, godkjent i programråd av programansvarlig.
Hjelpemidler: Iht retningslinjer for hjemmeeksamen
Forfattere: 
Gisle Strand
Godkjent av: 
Fagråd Sjømilitær Teknologi, 18.04.2018