Thermodynamica1

Course Description: Doelstelling van dit college is een introductie te geven in de theorie van de Thermodynamica, een van de fundamentele werktuigbouwkunde vakken. De Thermodynamica behandelt energie vraagstukken en relaties tussen de eigenschappen van materialen. In dit college wordt voor een ingenieurs aanpak van de Thermodynamica gekozen: onderwerp van studie zijn systemen en hun interactie met de omgeving. Naast gesloten systemen krijgen open systemen veel aandacht. 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. De beginselen van de Thermodynamica maken het mogelijk om de ontwerpen van energie gerelateerde werktuigbouwkundige apparaten en systemen te optimaliseren voor het betreffende doel.
Leerdoelen:
1. Een analyse maken van thermodynamische systemen op basis van de controle volume methode en van behoud van massa en energie; kringprocessen optimaliseren op basis van de tweede wet van de Thermodynamica
2. De verschillende verschijningsvormen van energie (inwendige, warmte, arbeid, elektrische, potentiële, kinetische energie) beschrijven
3. Druk – specifiek volume – temperatuur relatie van zuivere stoffen beschrijven
4. De controle volume methode toepassen, voor wat betreft massabalans en de eerste hoofdwet
5. Rendement, arbeid en opgenomen en afgestane warmte bij (kring)processen berekenen
6. Een analyse maken van thermodynamische processen met fase overgang (verdamping en condensatie)
7. Processen en kring-processen evt. met fase-overgangen weergeven in p-T, p-v en T-v diagrammen
8. Druk, temperatuur, en/of (specifiek) volume berekenen voor gegeven condities met behulp van het ideale gasmodel
9. De verschillende vormen van energie overdracht door warmte benoemen en globaal kwantificeren. (geleiding, straling en convectie)
10. De Clausius en Kelvin-Plank formuleringen van de tweede wet van de Thermodynamica beschrijven
11. Isentropische processen met ideaal gassen (met constante cp en cv en voor cp en cv als functie van temperatuur) berekenen
12. Een analyse maken van de deelprocessen van arbeidsleverende (verbrandingsmotor / turbine) kringprocessen en juiste aannamen doen voor (deel)proces benadering: isochoor, isobaar, adiabatisch, isotherm, polytroop, reversibel
13. Getabelleerde thermodynamische grootheden hanteren om (systeem)berekeningen uit te voeren