Στόχος / Σκοπός μαθήματος

Σκοπός του μαθήματος είναι η διδασκαλία των αρχών της εφαρμοσμένης Θερμοδυναμικής που θεωρείται η επιστήμη των μετατροπών, της αποθήκευσης και μεταφοράς ενέργειας , με κύριο προορισμό την δημιουργία στον φοιτητή, του απαραίτητου θεωρητικού υπόβαθρου για την ανάπτυξη όλου του ευρύτερου φάσματος των εφαρμογών της επιστήμης και τεχνολογίας της Θερμότητος. Κύριος σκοπός του μαθήματος είναι η κλασσική μακροσκοπική προσέγγιση του αντικειμένου , με απώτερο στόχο την βαθύτερη κατανόηση των βασικών νόμων και φαινομένων στα οποία στηρίζεται η βασική προσέγγιση της λειτουργίας και ο υπολογισμός της απόδοσης του συνόλου των συσκευών ενεργειακών μετατροπών. Στα πλαίσια του μαθήματος γίνεται συστηματική προσπάθεια για την βαθύτερη κατανόηση και απλή μαθηματική διατύπωση των βασικών φυσικών νόμων με σκοπό την ποσοτική προσέγγιση, την φυσική ερμηνεία των φαινομένων καθώς και την ανάπτυξη της κριτικής ικανότητας και της δημιουργικής σκέψης του φοιτητή που θεωρείται τόσο σημαντική στην ανάπτυξη της φυσιογνωμίας του νέου μηχανικού. Η βασική φυσική προσέγγιση και ο εφηρμοσμένος προσανατολισμός του μαθήματος έχει σαν κύριο στόχο να οδηγήσει άμεσα τον φοιτητή στην εξοικείωση διεξαγωγής ενεργειακών υπολογισμών που αφορούν συστήματα και συσκευές που απαντώνται συνηθέστατα σε πληθώρα εφαρμογών και καλύπτουν όλο το βασικό υπόβαθρο των γνωστικών αντικειμένων ενεργειακής τεχνολογίας όπως των θερμικών μηχανών, των σταθμών παραγωγής , της τεχνολογίας Θέρμανσης και κλιματισμού κλπ.

Περιγραφή του μαθήματος

Θεωρητικό Μέρος Μαθήματος

Εισαγωγή, ορισμοί και βασικές έννοιες, ενέργεια και μοριακή δομή της ύλης, θερμοδυναμικό σύστημα και θερμοδυναμικά καταστατικά μεγέθη, μονάδες μέτρησης φυσικών μεγεθών, κατάσταση ισορροπίας θερμοδυναμικών συστημάτων, θερμοδυναμικές μεταβολές, μέτρηση θερμοκρασίας, μηδενικός Θερμοδυναμικός Νόμος, Θεωρία των καθαρών ουσιών διαγράμματα, πίνακες ατμών. Τέλεια αέρια, κινητική θεωρία, νόμοι τελείων αερίων, συντελεστής συμπιεσιμότητας, Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος σε κυκλική και τυχαία μεταβολή, Ενθαλπία, Εσωτερική Ενέργεια, Ειδικές Θερμότητες τελείων αερίων , Εφαρμογές του 1ου Θερμοδυναμικού Νόμου σε μεταβολές τελείων αερίων, Εξίσωση Συνέχειας, Εξίσωση Ενέργειας, εφαρμογές. "εύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος, Αρχές των Clausius και Kelvin- Plank, παράγοντες μη αναστρεψιμότητας, η έννοια της θερμικής απόδοσης και η μηχανή Carnot, Eντροπία, Εντροπικά διαγράμματα T-s και Mollier, Μεταβολές Εντροπίας αναστρεψίμων και μη, απλών και κυκλικών μεταβολών, αρχή του Clausius, τρίτος Θερμοδυναμικός νόμος, ανάστροφος κύκλος Carnot, Συντελεστής συμπεριφοράς αντλίας Θερμότητος, Θερμοδυναμικοί κύκλοι ατμών, Κύκλος Rankine, βελτιωτικές παρεμβάσεις κύκλου Rankine, κύκλος Rankine αναθέρμανσης και αναγεννητικός κύκλος Rankine, υπερκρίσιμοι κύκλοι. Θερμοδυναμικη ανάλυση κύκλων με την βοήθεια των πινάκων ατμών. Κύκλοι αέρος, κύκλοι Otto, Diesel, μικτός κύκλος, κύκλοι Brayton, Stirling, Ericsson, "υαδικοί κύκλοι (Topping cycles), Συνδυασμένος κύκλος Brayton-Rankine, οργανικός κύκλος Rankine (Bottoming cycles).

Αναμενόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά το τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση :

• Να κατανοούν τους βασικούς νόμους και αρχές της Θερμοδυναμικής που έχει σαν γενικότερο προορισμό την μελέτη των φαινομένων αποθήκευσης, μεταβίβασης και μετατροπών ενέργειας με στόχο την ανάλυση της λειτουργικής συμπεριφοράς ενεργειακών συστημάτων και συσκευών.
• Να γνωρίζουν τον τρόπο λειτουργίας και να κατανοούν την επίδραση βασικών παραμέτρων στην λειτουργική συμπεριφορά ενεργειακών συστημάτων και συσκευών, να είναι εξοικειωμένοι με βασικές μεθόδους ενεργειακής ανάλυσης και να διαθέτουν την ικανότητα αξιολόγησης συστημάτων και συσκευών βασισμένη στην αρχή της απόδοσης.
• Να διαθέτουν την ευχέρεια διεξαγωγής ενεργειακών υπολογισμών που συνεπάγονται οι συνήθεις θερμοδυναμικές μεταβολές τελείων αερίων και ατμών και την ανάλογη ικανότητα να προσδιορίζουν την απόδοση και την θερμική συμπεριφορά ιδανικών θερμοδυναμικών κύκλων που περιγράφουν την λειτουργική συμπεριφορά των συσκευών ενεργειακών μετατροπών.

Βιβλιογραφία

Ελληνική:

1. Π.Θ.Τσιλιγγίρης, Σημειώσεις Εφηρμοσμένης Θερμοδυναμικής, Διδακτικές Σημειώσεις, ΤΕΙ Αθήνας, 2004
2. Π.Θ.Τσιλιγγίρης, Eφαρμοσμένη Θερμοδυναμική στο σύστημα SI, Διδακτικό βιβλίο, Eκδόσεις Ι:Ν, Αθήνα 2007, ISBN 978-960-411-630-0

Ξενόγλωσση:

1. Engineering Thermodynamics, G.F.C.Rogers,Y.R.Mayhew, 2nd Edition, Longman, London, 1974.
2. Fundamentals of Classical Thermodynamics,G.VanWylen,R.Sonntag,C.Borgnakke, 4th Edition, John Wiley & Sons, N.Y. 1994.
3. Applied Thermodynamics for Engineering Technologists, T.D.Eastop, A.McConkey, 4th Edition, Longman, London & N.Y., 1986.
4. Thermodynamics for Engineers, M.C.Potter, C.W.Somerton, Schaum’s outline Series, McGraw Hill Co, N.Y., 1991.
5. Thermodynamics, J.P.Holman, McGraw HillCo., 4th Edition, N.Y.1988.