Faglig innhold

Konserveringsligninger: Konserveringslikningene for global masse, impuls, energi og kjemiske komponenter i fluidblandinger. Dimensjonsanalyse. Strømninger rundt partikler, dråper og bobler. Erguns ligning for pakkede senger.

Grensesjiktteori: Hastighet-, temperatur- og konsentrasjons-profiler. Varme- og masse-overgangskoeffisienter. Nusselt- og Sherwood-korrelasjoner. To- og trefoldige analogier. Flytende metallers lave Prandtl-tall. Turbulent transport. Reynold's analogier. Kjemisk reaksjonskinetikk på fasegrenser.

Numeriske simuleringer: Introduksjon til numerisk strømningsmekanikk (CFD) og anvendelser innenfor metallurgiske og elektrokjemiske systemer

Varmestråling: Emisjon, absorpsjon, refleksjon. Adiabatiske flater. Varmestråling i fler-flate-systemer, synsfelt-faktorer.

Elektrokjemisk kinetikk: Sammenhenger mellom elektrisk strøm/spenning og konvertering av specier.

Transport av ladede specier: Masseflux ved Nernst-Planck og konsentrert løsningsteori, strømfordeling i utvalgte geometrier.

Porøse elektrodeteori: Elektrokjemiske reaksjoner i porøse elektroder med kobling av reaksjonskinetikk og transportprosesser.

Læringsutbytte

Etter dette kurset kan studenten:

- Identifisere og beskrive transportfenomener som dominerer prosesser i metallurgiske og elektrokjemiske systemer.

- Forklare ulike aspekter ved transport/overføring av masse, impuls, energi og kjemiske specier i væskeblandinger eller mellom faser.

- Utføre grunnleggende beregninger på transport/overføring av masse, impuls og energi i idealiserte (del-)systemer, f.eks. ved anvendelse av grensesjiktsteori eller korrelasjoner for varme og masseoverføring.

- Velge nødvendige strategier for inkorporering av kjemisk reaksjonskinetikk samt håndtering av partikler, dråper og bobler i de overordnede globale bevaringsligningene for masse, impuls og energi.

- Identifisere og beskrive elektrokjemiske reaksjonsrater, og hvordan disse relaterer til strøm og spenning i elektrokjemiske celler.

- Formulere og analysere problemer som involverer stråling i systemer med flere overflater.

- Anvende metodikk for å søke etter og validere overslagsberegninger basert på dimensjonsanalyse og analogier for varme-og masseoverføring.

- Gjøre forenklende forutsetninger for gjennomføring av beregninger og vurdere gyldigheten av de forenklinger som gjøres.

- Gjennomføre beregninger av elektrokjemiske celler med koblede kinetikk og transportprosesser.

- Sette opp og tolke enkle numeriske simuleringer i varme- og massetransportrelaterte problemer

- Introdusere forenklede forutsetninger for beregninger og vurdere gyldigheten av forenklingene som er gjort. - Utføre beregninger av elektrokjemiske celler med koblet kinetikk og transportfenomener. - Sett opp enkle numeriske simuleringer i varme- og masseoverføringsrelaterte problemer.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger (60 timer), øvinger (30 timer) og selvstudium (120 timer).

Forelesninger og skriftlig eksamen gis på engelsk. Studenter kan velge norsk eller engelsk ved muntlig eksamen og ved presentasjoner.

50% av øvingene kreves godkjent for adgang til eksamen, samt godkjent rapport tilknyttet numeriske simuleringer av varme og masseoverføring.

Prosjektrapporten danner grunnlaget for en muntlig presentasjon som utgjør 30% av endelig karakater. Presentasjonen må være bestått for å få tilgang til eksamen.

Studentens besvarelser på øving og rapport kan være på norsk eller engelsk.

Obligatoriske aktiviteter

• Rapport
• Øvinger

Spesielle vilkår

Anbefalte forkunnskaper

Emne TMT4206 Strømning og varmeoverføring, grunnkurs. eller tilsvarende emner.

Kursmateriell

1. Kompendium utgitt ved instituttet;

2. Modeling in Materials Processing; J.A. Dantzig, C.L. Tucker III, ISBN: 0-521-77923-5.

3. Transport Phenomena, R.B. Bird. et.al, ISBN:0471-410772;

4. Annet materiale utlevert ved semesterstart

Studiepoengreduksjon