Ett nytt Kurs-PM för kursen - Energiteknik

Kurs-PM för kursen värmeöverföring, MJ1401, 6 poäng
Förkunskaper
Grundläggande kunskaper inom matematik med partiella differentialekvationer och
integralkalkyl, samt mekanik, fysik och termodynamik
Målbeskrivning
Övergripande målet:
Att ge insikt i hur värmeövergången sker, kunna analysera ett verkligt
värmeövergångsproblem, identifiera, förklara och jämföra olika
värmeövergångsfenomen, samt kunna resonera generellt inom värmetransporter. Det
innebär att studenten kan tillämpa teori från kursen för att analysera verkliga
värmetransportsproblem.
Kursmål
Efter kursen ska studenten kunna:
• Identifiera, formulera och lösa problem för olika värmetransporter
• Analysera, modellera värmeledning i endimensionella fall, samt beskriva två och
tredimensionella värmeledning och kunna tillämpa dem för enklare
värmeledningsproblem
• Analysera och tillämpa empiriska korrelationer i samband med värmeövergången
vid konvektion, kokning och kondensation
• Identifiera, modellera och beräkna värmeövergången vid strålning och bestrilade
ytor
• Konstruera värmeväxlare av olika typer
Översiktlig beskrivning av kursinnehållet
Värmeledning:
Endimensionella fall vid stationära förhållanden.
Differentialekvationer för värmeledning i fasta material.
Lösningar för olika specialfall. Flänsverkningsgrad vid olika flänsutföranden
Två och tredimensionella fall vid stationära förhållanden.
Laplace’s ekvation. Formfaktorn. Numeriska lösningsmetoder och analogi-metoder.
Instationära fall. Lösningar för platta ytor och cylinder
Superponering av elementarfall. ”Lumped heat capacity”- metoden.
Numeriska lösningsmetoder.
Konvektion
Hastighets- och temperaturgränsskikt.
Teoretisk behandling av strömning over platta vid laminar och turbulent strömning.
Reynolds analogi mellan värmeövergång och tryckfall.
Empiriska samband för värmeövergång vid påtryckt strömning
Laminär och turbulent strömning i rör och kanaler. Strömning runt kroppar
Hastighetsprofiler och anloppssträckor. Hydraulisk diameter
Värmeövergång vid egenkonvektion, Grashofs tal. Gränsskiktsekvationer i integralform
med lösningar för egenkonvektion vid vertikala plattor.

Empiriska samband för laminär och turbulent gränsskikt vid vertikal och horisontell
platta, cylindrar och spalter
Värmeövergång vid strålning
Begreppet svart kropp. Emissions- och absorptionstal. Stålningsutbyte, vinkelfaktor.
Värmeövergång vid bestrilade ytor
Värmeövergång vid kondensation
Nusselts teori, kondensation på och i horisontella rör
Värmeövergång vid kokning
Olika typer av kokning, Kokkurvan
Kärlkokning, kokning i rör och kanaler
Värmeväxlare
Olika typer, logaritmisk medeltemperaturdifferens, temperaturverkningsgrad, NTU
Lärande aktiviteter
Kursen ges under höstterminen period 2. Följande lärandeaktiviteter föreslås:
Laborationer:
I kursen ingår fem laborationer, varje laboration tar 4 timmar. För varje laboration finns
ett antal frågor som skall besvaras av studenten. För en del frågor skall studenten visar
skriftligt godkänt svar till övningsassistenten för att börja labbet, resten av frågorna skall
besvaras efter avslutat labb. Studenten laddar ner frågor till varje labb samt
labbinstruktioner från hemsidan eller Bilda.
Följande labbar ingår i kursen:
Lab 1 Investigation of heat exchangers
Lab 2 Natural convection at vertical plates
Lab 3 Transient heat conduction, analogy methods and heat flow measuring
Lab 4 Heat transfer in forced convection boiling inside tubes
Lab 5 Heat transfer in falling films
Tentamen ger 5 poäng och godkända laborationer ger 1 poäng.
Tentamen:
Tentamen består av en kortsvarsdel (A-del) med tio enklare räkneuppgifter av
förståelsekaraktär som ger tio poäng och en B-del med fem mer utförliga räkneuppgifter
som ger 15 poäng. Åtta av tio räcker för att bli godkänd på kursen. Under kursen skall
sex obligatoriska inlämningsuppgifter lösas som ger totalt 3 poäng (en
inlämningsuppgift ger 0.5 poäng) för A-delen. Studenter som får godkänd för
inlämningsuppgifter före tentamenstillfället får 3 poäng för A-delen av tentamen.
Inlämningsuppgifter efterfrågar kunskaper och färdigheter som kursmålen avser på en
högre nivå än på godkänd. B delen består av fem uppgifter vars karaktär är mer
problembaserad och kräver djupare förståelse inom ämnet och är avsedda för högre
betyg. Ordinarie tentamen hålls fredagen den 19 december 2008, kl. 8:00-13:00 i salarna:
M21, M22, M23,M24
Tillåtna hjälpmedel vid tentamen:
För A-delen är bara miniräknare (ej förprogrammerad)
För B-delen Eric Granryds formelsamling (Heat Transfer, Collection of formulas and
Table of Thermal Properties) samt Holmans Heat transfer bok. Obligatorisk föranmälan
krävs senast två veckor innan tentamenstillfälle via ”mina sidor”

Betygsgränser
• För betyg A krävs 20-25, varav sju poäng på A-delen
• För betyg B krävs 16-19, varav sju poäng på A-delen
• För betyg C krävs 12-15, varav sju poäng på A-delen
• För betyg D krävs 9-11, varav sju poäng på A-delen
• För betyg E krävs 8, varav sju poäng på A-delen
• Färre än åtta poäng ger F
Kurslitteratur
• Holman, J. P., Heat transfer (inhandlas enklast i kårbokhandeln, pris 650 kr), samt
Formel- och tabellsamling samt laborationsförelägg (60 kr) som endast finns att
köpa i institutionens reception (Brinellvägen 68, bv)
• Bengt Sunden, Värmeöverföring, studentlitteratur
Kursexpedition
Tentamina och inlämningsuppgifter kan hämtas ut på Brinellvägen 68, plan 4, rum K428.
Öppettider: Må-To: 9:00-10:00 och 12:00-15:00.
Hemsida
All utdelad material liksom hemuppgifter, sammanfattningar, extra material, gamla
tentor, osv, kommer att finnas på kursens hemsida med adressen www.energy.kth.se.
Klicka sedan på education och kursen värmetransporter, MJ 1401.
Kursansvarig och examinator
Rahmat Khodabandeh, universitetslärare
KTH Energiteknik, Avd. Tillämpad termodynamik och Kylteknik
Telefon:7907413, Fax:20 41 61, Email: rahmat@energy.kth.se
Föreläsare
Professor Björn Palm
KTH Energiteknik, Avd. Tillämpad termodynamik och Kylteknik
Telefon:7907453, Fax:20 41 61, Email: bpalm@energy.kth.se
Övningslärare
Rahmat Khodabandeh