ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

MM304 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΙ

Κατηγορία Μαθήματος: Προπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος: Υ1
Κωδικός Γραμματείας: ΕΝ0112
Εξάμηνο:
3° (Χειμερινό)

Διάρκεια:

5 ώρες/εβδ.
ECTS Units:
6
Τομέας:
Ενέργειας, Βιομηχανικών Διεργασιών και Αντιρρυπαντικής Τεχνολογίας
Διδάσκων:
Σταματέλλος Τάσος
 

Σκοπός
Πρόκειται για το δεύτερο εξαμηνιαίο μάθημα Θερμοδυναμικής. Ο φοιτητής θα πρέπει να κατανοήσει την θερμοδυναμική των μιγμάτων και της καύσης, τη χημική ισορροπία και την ισορροπία φάσεων και θα πρέπει να καταστεί ικανός να φέρει σε πέρας βασικούς υπολογισμούς θερμοδυναμικής και εξεργειακής ανάλυσης.

 

Περιεχόμενα

Σχέσεις θερμοδυναμικών ιδιοτήτων: Υπολογισμός p-v-T με χρήση καταστατικών εξισώσεων. Υπολογισμός Δu, Δh και Δs με χρήση της εξίσωσης Clapeyron σε αλλαγή φάσης και με χρήση καταστατικών εξισώσεων και σχέσεων με ειδικές θερμοχωρητικότητες σε μία φάση. Ιδανικά μίγματα αερίων – εφαρμογή στην ψυχρομετρία: Περιγραφή της σύστασης ιδανικού μίγματος αερίων μέσω κλασμάτων μάζας/ μοριακών κλασμάτων. Μεταβολές U, H, και S. Εφαρμογή ισοζυγίων μάζας, ενέργειας και εντροπίας σε ιδανικά μίγματα αερίων και σε διεργασίες ανάμιξης. Ψυχρομετρία: απόλυτη/ σχετική υγρασία, ενθαλπία υγρού αέρα και θερμοκρασία σημείου δρόσου. Χρήση του ψυχρομετρικού χάρτη. Εξεργειακή ανάλυση: Κατανόηση βασικών εννοιών εξεργειακής ανάλυσης. Υπολογισμός της εξέργειας ως καταστατικού μεγέθους καθώς και της μεταβολής εξέργειας μεταξύ δύο θερμοδυναμικών καταστάσεων. Εφαρμογή ισοζυγίων εξέργειας σε κλειστά συστήματα καθώς και σε όγκους ελέγχου. Ορισμός και υπολογισμοί εξεργειακού βαθμού απόδοσης. Χημικές αντιδράσεις και Καύση: Ορισμός της τέλειας καύσης, του στοιχειομετρικά απαιτούμενου αέρα, του λόγου αέρα, της ενθαλπίας σχηματισμού, θερμογόνου δύναμης καυσίμου και της αδιαβατικής θερμοκρασίας φλόγας. Καύση στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων. Υπολογισμός λόγου αέρα με βάση τη σύσταση των καυσαερίων. Υπολογισμός βαθμού απόδοσης εστίας καύσης. Εφαρμογή ισοζυγίων μάζας, ενέργειας και εντροπίας. Χημική ισορροπία και ισορροπία φάσεων: Επεξήγηση βασικών εννοιών, κριτηρίων ισορροπίας, σταθεράς ισορροπίας και του κανόνα φάσεων του Gibbs. Εφαρμογή εννοιών χημικής ισορροπίας σε συνδυασμό με ισοζύγια ενέργειας. Προσδιορισμός θερμοκρασίας ισορροπίας φλόγας. Κύκλοι παραγωγής ισχύος με αέριο: Ανάλυση θερμοδυναμικών κύκλων μηχανών εσωτερικής καύσης με βάση τους κύκλους Otto και Diesel. Χάραξη διαγραμμάτων p-V και T–s. Προσδιορισμός ισχύος εξόδου, θερμικού βαθμού απόδοσης. Ανάλυση κύκλων αεριοστροβίλων με βάση τον κύκλο Brayton.  Χάραξη διαγραμμάτων T–s. Εφαρμογή ισοζυγίων ενέργειας, εντροπίας και εξέργειας. Προσδιορισμός ισχύος εξόδου, θερμικού βαθμού απόδοσης, επίδραση λόγου πιέσεων συμπιεστή στο βαθμό απόδοσης. Υποηχητικές και υπερηχητικές ροές μέσα από ακροφύσια και διαχύτες, επίδραση μεταβολής της διατομής ροής στις ιδιότητες, επίδραση αντίθλιψης στη ροή μάζας. Στραγγαλισμός και κρουστική συμπίεση. Θερμοδυναμική της ψύξης - Αντλίες θερμότητας: Κατανόηση των βασικών ψυκτικών κύκλων με συμπίεση ψυχρού ατμού. Ανάλυση θερμοδυναμικών μοντέλων ψυκτικών κύκλων, διαγράμματα logp-h και T-s. Εφαρμογή ισοζυγίων ενέργειας, εντροπίας και εξέργειας για τις βασικές διεργασίες. Προσδιορισμός του αριθμού ισχύος (COP) και της ψυκτικής απόδοσης του κύκλου. Επίδραση βασικών παραμέτρων σχεδιασμού και ελέγχου του ψυκτικού κύκλου στην απόδοση.

Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών του Μαθήματος (Syllabus)
Βιβλιογραφία
1. Michael J. Moran, Howard N. Shapiro: Fundamentals of Engineering Thermodynamics 8th Ed, J. Wiley & Sons Inc. 2014
2. H.D. Baehr: Thermodynamik, Grundlagen und technische Anwendungen. Springer Berlin, 12 Auflage 2005
3. W. Blanke (Hrsg.): Thermophysikalische Stoffgroessen. Springer – Verlag Berlin 1989.
4. Reynolds, W.C.: Thermodynamics. 2nd Edition McGraw–Hill, N.York 1968
5. Zemansky, M.W.; Dittman, R.H.: Heat and Thermodynamics. 6th Ed. McGraw Hill, New York 1981.
6. Van Wylen, G.J.; Sonntag, R.E.: Fundamentals of classical Thermodynamics. Wiley, New York, 3 Ed. 1985
7. Winterbone, D.E.: Advanced Thermodynamics for Engineers J. Wiley & Sons Inc. 1997
8. A. Bejan, G. Tsatsaronis, M. Moran: Thermal Design & Optimization. Wiley-Interscience1996. ISBN 0-471-58467-3


Εργαστηριακές Ασκήσεις

Υπολογιστικές Ασκήσεις

Γλώσσα Διδασκαλίας
Ελληνική, tutoring (εάν χρειαστεί).
Μέθοδος Διδασκαλίας
Διάλεξη, εργαστήριο.
Αξιολόγηση
Τελικές Εξετάσεις:
100%
Φόρτος Εργασίας (σε ώρες)

Παρακολούθηση

Παραδόσεις:
40
Εργαστήρια:
6
Αίθουσα Η/Υ:
0
Φροντιστήρια:
20
Επισκέψεις σε Εργοστάσια:
0
Παρουσιάσεις:
0

Εκπόνηση

Μελέτη:
 40
Τεχνικές Αναφορές Εργαστηρίων:
0
Υπολογιστικές Εργασίες
0
Ασκήσεις:
20
Μελέτες (Projects):
0