Energisystem: exergianalys och pinchoptimering
10.0 HPKursen innehåller teorin för och tillämpningar av viktiga metoder för att energi- och miljömässigt optimera tekniska system, d v s att systematiskt ta fram den bästa möjliga lösningen givet vissa förutsättningar och ett visst mål. Exempel på system där metoderna kan tillämpas är fjärrvärmenät, avfalls- och återvinningssystem, processindustri, kraftvärmeanläggningar och reningstekniska anläggningar samt nationella och internationella energidistributionssystem.
Kursen består av två delmoment.
Delmoment 1 (5 hp): Termodynamiska metoder för energieffektivisering, entropiproduktionsminimering och exergianalys. Allmänna definitionen av exergi, dött tillstånd (Dead State), termodynamisk jämvikt, referenstillstånd, utvidgat system och näromgivning, entropiproduktion i gränsyta, entropi-, energi- och exergibalansekvationer för slutna och öppna system, verkligt arbete, nyttigt arbete, omgivningsarbete och exergi som tillståndsfunktion. Ekvationerna för energiinnehåll och exergiändring för slutet system, öppet system med stationärt flöde samt för värmeexergi i Carnotmodellen. Exergiförluster och exergiverkningsgrader (Second Law Efficiency) för tekniska processer samt cykler. Exergianalys för blandnings- och separationsprocesser såsom avsaltning och koldioxidavskiljning. Exergianalys för förbränningsprocesser.
Delmoment 2 (5 hp): Grundläggande begrepp såsom pinchtemperatur, minimala behoven av extern värmning och kylning, kompositkurvor och GCC (Grand Composite Curve) exemplifieras med hjälp av exempel från aktuella forskningsprojekt och från litteraturen. Exempel som illustrerar såväl design av ett helt nytt system som förslag till förbättringar av ett befintligt system.
Undervisning sker i båda delmomenten i form av föreläsningar, övningar och handledning av en projektuppgift.
Kursen består av två delmoment.
Delmoment 1 (5 hp): Termodynamiska metoder för energieffektivisering, entropiproduktionsminimering och exergianalys. Allmänna definitionen av exergi, dött tillstånd (Dead State), termodynamisk jämvikt, referenstillstånd, utvidgat system och näromgivning, entropiproduktion i gränsyta, entropi-, energi- och exergibalansekvationer för slutna och öppna system, verkligt arbete, nyttigt arbete, omgivningsarbete och exergi som tillståndsfunktion. Ekvationerna för energiinnehåll och exergiändring för slutet system, öppet system med stationärt flöde samt för värmeexergi i Carnotmodellen. Exergiförluster och exergiverkningsgrader (Second Law Efficiency) för tekniska processer samt cykler. Exergianalys för blandnings- och separationsprocesser såsom avsaltning och koldioxidavskiljning. Exergianalys för förbränningsprocesser.
Delmoment 2 (5 hp): Grundläggande begrepp såsom pinchtemperatur, minimala behoven av extern värmning och kylning, kompositkurvor och GCC (Grand Composite Curve) exemplifieras med hjälp av exempel från aktuella forskningsprojekt och från litteraturen. Exempel som illustrerar såväl design av ett helt nytt system som förslag till förbättringar av ett befintligt system.
Undervisning sker i båda delmomenten i form av föreläsningar, övningar och handledning av en projektuppgift.
Fördjupningsnivå:
A1N (har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav)
Utbildningsnivå:
Avancerad nivå
Behörighetskrav
Gymnasiets Svenska kurs 3 eller Svenska som andra språk kurs 3. Gymnasiets Engelska kurs 6.
För programstudenter: 120 hp inom Högskoleingenjörsprogrammet i energi- och miljöteknik eller 150 hp inom Civilingenjörsprogrammet i energi- och miljöteknik eller som är antagen till Påbyggnadsprogrammet i energi- och miljöteknik mot civilingenjörsexamen
För studenter som läser fristående kurs: Högskolestudier motsvarande 60 hp samt 7,5 hp klassisk termodynamik, 15 hp inom området energiteknik och 15 hp inom matematik.
Motsvarandebedömning kan göras.
Kursen ingår i följande program
- Civilingenjör Energi- och miljöteknik (läses år 4)
- Påbyggnadsprogram i Miljö- och energisystem mot civilingenjörsexamen (läses år 1)