Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kursusplan1. Jeg har valgt energistudiet. Hvad er det for noget?2. Elektro-magnetiske grundbegreber3. Introduktion, grundbegreber og “the Engineering Practice”4. Elektro-magnetiske grundbegreber5. Energi –transport og analyse6. Termodynamiske egenskaber7. Workshop – Hvad er et energisystem for noget?8. Energi analyse af lukkede systemer9. Workshop – Hvordan virker energimaskiner?10. Elektriske kredsløb, magnetisme, elektromekanik11. Masse- og energi-analyse af kontrol volumer12. Elektriske kredsløb, magnetisme, elektromekanik13. Termodynamikkens 2 lov14. Bernoulli-ligningen og dens anvendelse15. Varmeledning og termiske netværk
Formål
• Tilegne terminologien for fagområdet
• Opstile en model for energi-system/maskine– ’Simple’ beregninger
– Programmeringsteknik
Motivation
• Fordi kursusholder siger det er vigtig!
• Fordi i helt sikkert vil få brug for noget af det senere i studiet
• Fordi i skal ’bestå’ kurset for at graduerer– 80% deltagelse (11/13 lektioner)
– Godkendt individuel opgave
Hvad er ECTS?
• European Credit Transfer System
• 1 ECTS = 28 timers arbejde (3,5 dage á 8 timer)
• 11 lektioner a 4 timer 2,0 ects
• 2 workshops a 8 timer 0,5 ects
• Individuel opgave 1,5 ects
• Selvstændig læsning 1 ects (2 timer per lektion)
Litteratur
• Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences by Cengel and Turner– Dækker det termiske område på 1-3 sem.
Tilegnelse af viden
1. Læs teksten i bogen
2. Hør på forelæsningen
3. Løs opgaver
4. …
5. Anvend i projekt
Engineering design
• Processen der omhandler udformningen af et system, komponent eller proces der imødekommer kravspecifikationen
– Design af køleribbe til CPU
– Design af kølesystem til CPU
– Design af PC
klassificering af design
• Modificering af eksisterende design
• Udvælgelse af eksisterende komponenter til nyt system
• Udvikling af helt nyt apparat
Grundlag for ændringer
• Reducering af produktionsomkostninger
• Forbedre performance, kvalitet
• Reducer vægt, volume, støj, energiforbrug..
• Imødekom miljøkrav
’Problem’ identifikation
• Identificer grundlæggende virkemåde for et system/komponent
• Identificer krav til produktet
1. Specifikationer og krav
• Varmeovnen skal bruges til at opvarme et gennemsnitlig rum
• Den skal være transportable (let, kompakt, holdbar)
• Købsprisen skal være sådan at folk har råd til den
• Den skal være supplement til centralvarme
• Den skal bruge 220 V
• Den skal overholde miljøkrav, sikkerhedskrav
2a. Detaljerede specifikationer og krav
• Definer et gennemsnitligt rum• Konsulter et antal husplaner, udarbejd gennemsnit: (6x6x2.5m)
• Den er et supplement til centralvarme• Centralvarme vil opretholde en temperatur i rummet på minimum 10 °C
• Den skal hæve temperaturen i rummet fra 10 til 20 °C
• Den skal have en termostat eller 2-3 effektniveauer (high, medium, low)
• Lyd.., Sikkerhed…, vægt…, dimensioner…, pris…
3a. Detaljeret design
• Installeret effekt
• Materialevalg
• Sikkerhedsforanstaltninger
• Produktions hensyn
• Standarder og lovkrav
• Genanvendelighed
• …
3.b dimensionering
• Estimer nødvendig varmeoverførsel til rummet• Varmeafgivelse fra rummet til omgivelserne
• Antallet af personer i rummet
• Estimer overflade arealet på varmeaggregatet• Maksimum temperatur på varmeaggregat
• Estimer varmeovergangskoefficienten (convective heat transfer coefficient)
• Evaluer mulige layout
( ) [ ] Wconv sQ hA T T∞= −
Projektarbejde AAU
• Initierende problem
• Problemanalyse
• Problemformulering
• Problemløsning
Punkt 0.
Punkt 1.-2.
Punkt 3.a
Punkt 3.b
Del 2: Grundbegreber
• Tryk• Hvad er tryk?
• Hvad er opdrift?
• Hvordan måler vi tryk?
• Simple beregninger
Barometeret og Pascal
• ”Baros” – tyngde
• ”metron” – måling “Puy de dome” bjerget
Blaise Pascal & co
Tryk
• Definitioner
1 m2
1 N
[ ] [ ] 21 Pa =1 N 1 m
51 Bar =10 Pa61 MPa =10 Pa
1 atm =101325 Pa 1 Bar≈
Densitet/massefylde
• Ved ’stuetemperatur’• Luft ≈ 1,23 kg/m3
• Vand ≈ 1000 kg/m3
3massefylde [kg/m ]=masse / rumfang
Vand
Hydrostatisk Tryk 1p
2p
gρ
2 10 0z z
W
F ma p x y p x y g x z yρ= = → ∆ ∆ − ∆ ∆ − ∆ ∆ ∆ =∑
z
2 1p p p g zρ∆ = − = ∆
g
eksempel
• Trykket på bunden af en søSøen er 10m dyb og har en temperatur på 10 °C
3 2 51000kg/m 9,8m/s 10m 10 Pa =198000Pa 2atm
abs atmp gh pρ= +
= ⋅ ⋅ +≈
eksempel
En lukket tank indeholde komprimeret luft og olie (ρ=900kg/m3). Et U-rør manometer indeholdende kviksølv (ρ=13600kg/m3) er forbundet til tanken. For h1=0,9m, h2=15cm og h3=23cm bestem trykvisningen på pressure gauge.
Trykket ved punkt 1:
Trykket ved punkt 2:
eller
( )1 1 2air oilep p g h hρ= + +
2 1p p=
( )2 3Hgp g hρ=
( ) ( )1 2 3air oile Hgp g h h g hρ ρ+ + =
⇓( ) ( )3 1 2 0.21air Hg oilep g h g h h barρ ρ= − + =