Thermodynamica (J. Blondeau)
In dit onderdeel worden de basisbegrippen van de technische thermodynamica gebruikt om simpele thermische cycli en hun componenten te bestuderen. De volgende begrippen worden gedekt:
- De eerste hoofdwet van de thermodynamica voor gesloten en open systemen: behoud van energie, enthalpie-balans;
- De tweede hoofdwet van de thermodynamica: entropie, isentrope processen;
- Componenten van thermische cycli: warmtewisselaars, pompen, ventilatoren, compressoren, turbines, kleppen;
- Isentroop rendement, polytroop rendement;
- Joule-Thomson effect;
- Warmtemachines, Carnot cyclus;
- De gascyclus: gasturbines;
- De stoomcyclus: stoomcentrales;
- De koelcyclus: koelmachines en warmtepompen.
Warmte- en massaoverdracht (K. Broeckhoven)
Na een korte inleiding over de verschillende mechanismen van warmteoverdracht wordt een praktijkgerichte beschrijving gegeven van stationaire warmtegeleiding. Koelvinnen en niet-stationaire warmtegeleiding worden kort behandeld, zodat men praktische problemen kan oplossen. Dan volgt een uitgebreide beschrijving van de processen van warmteoverdracht in gedwongen en natuurlijke convectie, zowel wat betreft de stromingsaspecten als de warmteoverdracht. Dimensieloze getallen worden afgeleid en een reeks correlaties voor het berekenen van warmteoverdracht in dit regime wordt besproken. Na een beschrijving van verschillende types van warmtewisselaar, de gebruikte materialen en hun mechanische opbouw worden twee verschillende ontwerpmethodes voor deze warmtewisselaars besproken. Een korte inleiding tot massaoverdracht door diffusie en convectie besluit dit deel. De wiskunde wordt zeer eenvoudig gehouden, en dit deel is vooral gericht op de fysische achtergrond en de praktische toepassing.
Stromingsleer (M. Runacres)
- Kinematica van vloeistoffen
- Viscositeit: Couette-stroming, meten van viscositeit
- Hydrostatica
- Wrijvingloze onsamendrukbare stroming: wet van Bernoulli, toepassingen en veralgemeningen
- Inwendige stroming in leidingen: wet van Poiseuille, hydraulische weerstand, Moody-diagram, locale verliezen
- Uitwendige stroming: weerstand, lift, stelling van Kutta-Joukowski en Kutta conditie
Algemene competenties
Het doel van dit studiedeel is om op een geïntegreerde wijze de basisbegrippen bij te brengen van de disciplines warmteoverdracht, thermodynamica en stromingsleer.
In de module thermodynamica is het de bedoeling inzicht en vaardigheid te verwerven in het gebruik van de 1ste en de 2de hoofdwet en deze wetten te kunnen toepassen zowel op componenten als op cyclische processen voor de productie van energie en koude. Het is daarbij steeds van belang de draagwijdte en geldigheid van de gebruikte wetten te kennen en te kunnen aantonen.
Voor de module stromingsleer:
- Kennis van de kinematica van stroming: stroomlijn, strooklijn, stroombaan, tijdslijn.
- Het kennen en kunnen toepassen van principes uit de hydrostatica: hydrostatische druk, principe van Pascal, wet van Archimedes, oppervlaktespanning, capillariteit.
- Het kennen en kunnen toepassen van basisprincipes van stromingen en vereenvoudigde wetten zoals Bernoulli;
- Stroming in leidingen: belang en meting van viscositeit, het kunnen bereken van ladingsverliezen, het kunnen dimensioneren van turbines en pompen (vermogen, opvoerdruk, debiet);
- Het kunnen berekenen van krachten van fluida op objecten m.i.v. statische problemen;
- Het inzien van het toepassingsgebied en de beperkingen van de gebruikte vergelijkingen en modellen.
De module warmte- en massaoverdracht beschrijft de fundamentele aspecten van warmte- en massatransport. Zelfs bij de beschrijving van de meer fundamentele processen, wordt op een systematische wijze een groot aantal voorbeelden uit de praktijk gegeven en wordt ook aandacht besteed aan stofeigenschappen, praktische correlaties en ontwerpmethodiek. Deze cursus vormt de basis voor een aantal vakken die de meer technische aspecten behandelen. Toch is de student bij het einde van deze cursus reeds in staat praktische problemen te berekenen, dankzij de oefeningen die deze basiskennis naar de praktijk toe vertalen.