Faglig innhold

Kurset utvider læren fra klassisk termodynamikk til situasjoner utenfor likevekt og introduserer konseptet entropiproduksjon. Studentene vil lære hva entropiproduksjon er, hvor det kommer fra, og hvordan det kan brukes til å:

• Formulere konsistente transportrelasjoner for varme, masse og ladningstransport som inkluderer koblings-effekter. Disse transportrelasjonene vil bli brukt til å forklare termisk diffusjon (transport i reservoar), Peltier og Seebeck effekter (energi i romskip og degradering av batterier), revers elektrodialyse (energi fra blanding av ferskvann og saltvann), membran transport, brenselsceller og andre viktige eksempler, hvor fornybar energiteknologi vil være i fokus.
• Identifisere, karakterisere og minimere tapt arbeid og eksergi destruksjon i prosesser og prosessutstyr. Konsepter som eksergi og tapt arbeid vil bli forklart, og studentene vil lære å bruke dem i praksis for å analysere og forbedre energieffektiviteten til prosesser og prosessutstyr. Retningslinjer for energieffektiv drift og design vil bli presentert og forklart.

Kurset har som mål å gi studentene solide verktøy både for å håndtere transportprosesser, og for å forbedre energieffektivitet, noe som er nødvendig for å nå FN's bærekraftmål.

Læringsutbytte

Etter å ha fulført kurset, forventes det at studenten er i stand til å:

• Utlede entropiproduksjonen for et enkelt system med masse, energi og ladningstransport
• Definere og forstå vanlige mål på energieffektivitet.
• Foreslå transportrelasjoner som er i korrespondens med termodynamikkens andre lov.
• Vite når og hvordan slike transportrelasjoner skal brukes i praktiske problem.
• Vite hva eksergidestruksjon og tapt arbeid er, og hvordan disse konseptene kan brukes når man skal forbedre energi effektivitet.
• Kunne bruke retningslinjer for energieffektivt design og drift.

Læringsformer og aktiviteter

Foredrag og obligatoriske øvinger på engelsk. En større prosjektoppgave. Prosjektoppgavene vil bli tilpasset studentenes bakgrunn. Karakter settes på basis av prosjektoppgaven. Studentene vil ha en kort presentasjon av prosjektet før de leverer rapporten.

Forventet arbeidsinnsats i emnet er 200-225 timer.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger
• Presentasjon

Anbefalte forkunnskaper

Basiskunnskap i termodynamikk, som fra TKJ4162 eller lignende kurs som TFY4165 for fysikk studenter, eller TEP4120 for maskin ingeniører. Utveksling studenter som ønsker å følge kurset må ha fullført et grunnleggende kurs i termodynamikk.

Kursmateriell

• S. Kjelstrup, D. Bedeaux, E. Johannessen og J. Gross: Thermodynamics for Engineers. World Scientific, 2.ed. Singapore, 2017.
• Ekstra kapitler, for eksempel på eksergidestruksjon, som forberedes for neste versjon av boken over.

Studiepoengreduksjon