Μαθήματα

ΑΤΜΟΛΕΒΗΤΕΣ – ΑΤΜΟΣΤΡΟΒΙΛΟΙ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

Σκοπός μαθήματος: Η δυνατότητα να κατανοούν τα φαινόμενα που σχετίζονται με την παραγωγή και
χρήση θερμικής ενέργειας και με τη μετατροπή της σε έργο. Ο ενεργειακός υπολογισμός των στοιχείων
που αποτελούν τις μονάδες παραγωγής, χρήσης και μετατροπής της θερμικής ενέργειας σε έργο. Ο
υπολογισμός των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την παραγωγή και χρήση ενέργειας.
Περιγραφή μαθήματος: Το μάθημα υλοποιείται μέσα από διαλέξεις και την ενεργητική συμμετοχή
στην επίλυση προβλημάτων της πράξης στο εργαστήριο. Τα αντικείμενα που καλύπτονται είναι:
Θεμελιώδη της Τεχνικής θερμοδυναμικής, καταστατικά μεγέθη, καταστάσεις νερού και ατμού, καύση,
βασικές εξισώσεις καύσης, υπολογισμοί παροχής αέρα καύσης, σύσταση καυσαερίων, παραγωγή
διοξειδίου του άνθρακα, περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την παραγωγή και χρήση ενέργειας,
καύσιμα, τύποι καυστήρων, περιγραφή και λειτουργία ατμοπαραγωγών, ισοζύγια ενέργειας σε
εναλλάκτες και λέβητες, μετάδοση θερμότητας σε βασικά τμήματα του ατμοπαραγωγού, καπνοδόχος,
υπολογισμός σημείου δρόσου καυσαερίων, δίκτυα σωληνώσεων ατμού, στοιχεία δικτύων ατμού,
υπολογισμοί απωλειών πίεσης, θερμότητας, ατμοπαγίδες, δίκτυα συμπυκνωμάτων, κατασκευαστικά
στοιχεία δικτύων, επεξεργασία νερού για χρήση σε ατμολέβητες, κανονισμοί ασφαλείας λειτουργίας
ατμολεβήτων, βασικές αρχές λειτουργίας ατμοστροβίλων, υπολογισμός ροής σε πτερυγώσεις, τρίγωνα
ταχυτήτων, θερμοδυναμικός υπολογισμός, στρόβιλοι δράσης και αντίδρασης, υπολογισμός βαθμού
απόδοσης στροβίλου, κύκλοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κύκλος RANKINE, ισοζύγια ενέργειας σε κύκλους παραγωγής ισχύος, υπολογισμός του βαθμού απόδοσης, μέθοδοι βελτίωσης του βαθμού
απόδοσης, συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας, κύκλος Brayton, συνδυασμένοι κύκλοι,
εναλλακτικές μέθοδοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μελλοντικές κατευθύνσεις.
Στο εργαστήριο υλοποιούνται τα παρακάτω πειράματα στην εργαστηριακή διάταξη παραγωγής
υπέρθερμού ατμού μέχρι 400 kg/h και ηλεκτρικής. ισχύος μέχρι 15 kW:
Ισοζύγιο ενέργειας ατμολέβητα, ανάλυση καυσαερίων, απώλειες θερμότητας από μονωμένο σωλήνα,
ισοζύγιο ενέργειας σε ατμοστρόβιλο, ισοζύγιο ενέργειας σε εναλλάκτη συμπυκνωτή, υπολογισμός
βαθμού απόδοσης κύκλου RANKINE. Συγχρόνως τα πειραματικά αποτελέσματα συγκρίνονται με τα
αποτελέσματα των θεωρητικών υπολογισμών ώστε να αποκτηθεί από τους φοιτητές η αντίληψη του
συσχετισμού των φυσικών φαινομένων με τις μεθοδολογίες των υπολογισμών.

Μαθησιακοί Στόχοι

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα γνωρίζουν τα παρακάτω:

  1. Να καθορίζουν τα όρια ενός όγκου ελέγχου και να κάνουν ισοζύγια ενέργειας στα όριά του.
  2. Να υπολογίζουν τη στοιχειομετρία ενός μίγματος αερίων ή άλλων καυσίμων εφόσον γνωρίζουν
    το χημικό τους τύπο.
  3. Να μπορούν από τη στοιχειομετρία να υπολογίζουν την ανάγκη σε αέρα και τα παραγόμενα
    καυσαέρια.
  4. Να υπολογίζουν την αδιαβατική θερμοκρασία καύσης.
  5. Να κάνουν ισοζύγιο ενέργειας σε λέβητα.
  6. Να σχεδιάζουν μονογραμμικά κυκλικές διεργασίες παραγωγής έργου με ατμό.
  7. Να υπολογίζουν τις παραμέτρους του ατμού σε κυκλικές διεργασίες.
  8. Να υπολογίζουν τα ισοζύγια ενέργειας σε κυκλικές διεργασίες.
  9. Να υπολογίζουν το βαθμό απόδοσης σε ισχύ κυκλικών διεργασιών.
  10. Να αναπαριστούν σε διάγραμμα (Τ,S) κυκλικές διεργασίες
  11. Να έχουν ευχέρεια στη μετατροπή μονάδων
  12. Να μπορούν να χειριστούν τους πίνακες ατμών.
  13. Να αντιλαμβάνονται τον όρο συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού.
  14. Να είναι σε θέση να υπολογίσουν δίκτυα ατμού.
  15. Να είναι σε θέση να αναγνωρίσουν την χρησιμότητα των εξαρτημάτων ατμού.
  16. Να μπορούν να αντιληφθούν τη χρήση και μεταφορά θερμικής ενέργειας σε
    εγκαταστάσεις χρήσης θερμότητας καθώς και την αποδοτική χρήση της.
  17. Να μπορούν να συνδυάσουν δημιουργικά τα παραπάνω.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων
τεχνολογιών
• Λήψη αποφάσεων
• Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
• Τήρηση κανόνων ασφαλείας σε εργαστηριακούς χώρους

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Χρήση του Συστήματος Ηλεκτρονικής Εκπαίδευσης της
Πανεπιστημιούπολης Σερρών (https://elearning.cm.ihu.gr/),
Επικοινωνία μέσω email

Οργάνωση Διδασκαλίας

ΔραστηριότηταΦόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις156
Σύνολο156

Αξιολόγηση Φοιτητών

Τελική γραπτή εξέταση στην ύλη των Διαλέξεων με βαρύτητα 75% στην τελική βαθμολογία, η οποία περιλαμβάνει:
• Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
• Επίλυση Προβλημάτων

Η βαθμολογία των εργαστηριακών ασκήσεων, με βαρύτητα 25%,καθορίζεται από:
• Τη διεξαγωγή υπό επίβλεψη των ασκήσεων πράξης
• Εκπόνηση γραπτής εργασίας για την πιστοποίηση της ικανότητας των φοιτητών να επεξεργάζονται          υπολογιστικά και γραφικά πειραματικά δεδομένα

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Κ. Λέφας, Θεωρία και τεχνική του υδρατμού, εκδόσεις ΤΕΕ
2. Κ. Λέφας, Ατμοπαραγωγοί και θερμικοί σταθμοί, εκδόσεις ΤΕΕ
3. Thermal Design and Optimisation, Bejan, Tsatsaronis, Moran, J.Wiley, 1996
4. Combustion Engineering, Borman Ragland, McGraw Hill, 1998
5. Stromungsmaschinen, Willi Bohl, Vogel-Buchverlag, 1980
6. Θερμοδυναμική, Baehr, μετάφραση Κ. Πάττα
7. Σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος, Απ. Πολυζάκης, 2017.