Kursplan för
Turbulent förbränning
Turbulent Combustion
MVK135, 7,5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)
Gäller för: Läsåret 2012/13
Beslutad av: Utbildningsnämnd 3
Beslutsdatum: 2012-04-25
Allmänna uppgifter
Valfri för: M4
Undervisningsspråk: Kursen ges på engelska
Syfte
Syftet med kursen är att ge studenten god förståelse för den
turbulenta förbränning som sker i typiska brännkammare; att ge
studenten grundläggande kännedom om strukturen i reaktionszonen i
turbulenta flammor och hur turbulens och reaktioner interagerar;
att ge studenten förmågan att analysera och modellera
förbränningsförlopp i industriella tillämpningar.
Mål
Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten
- kunna beskriva de grundläggande transportprocesser som sker
vid förbränning, dvs. transport av massa, rörelsemängd och
energi.
- kunna beskriva de grundläggande kemiska reaktioner som sker
vid förbränning, dvs. uppstart av kedjereaktioner, förgrening
och avbrytande av reaktioner och inverkan av temperatur och tryck
på dessa reaktioner.
- kunna analysera den grundläggande strukturen på förblandade
flammor, icke-förblandade flammor och delvis förblandade flammor,
och förklara de olika mekanismerna bakom de turbulenta virvlarnas
interaktion med reaktionszonen.
- kunna beskriva olika modelleringsmetoder för turbulent
förbränning, och föreslå och tillämpa relevanta modeller för
förbränningsförlopp i industriella tillämpningar.
Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten
- kunna använda kunskaperna om elementära reaktioner för att
bestämma, för typiska förblandade flammor, flammans
utbredningsegenskaper, dvs. magra och feta flamgränser,
flamhastighet och släckningsavstånd.
- kunna använda flamteori för att, för typiska
icke-förblandade jetflammor, bestämma släckningsvillkor, och
förklara flamstabilisering m.h.a. kanten på brännaren, trubbiga
kroppar och roterande flöde (eng. swirl).
- kunna använda relevanta modeller för att bestämma
sammansättning och temperatur i reaktionszonen och i postflamman
för förblandade turbulenta flammor.
- kunna bestämma de olika regimer gällande turbulenta
förblandade- och icke-förblandade- flammor utgående från skalor
för den turbulenta strömningen och flammans skalor.
- kunna i grupp, under handledning av en lärare, använda teorin
och modellerna som diskuterats i kursen för att förutsäga och
analysera de typiska turbulenta förbränningsprocesser som
återfinns i gasturbiner, kolvmotorer och pannor.
Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten
- kunna aktivt delta i diskussioner rörande turbulenta
förbränningsprocesser.
- kunna i både skrift och tal presentera analyser av de typiska
turbulenta förbränningsprocesser som återfinns i industriella
tillämpningar.
Kursinnehåll
Kursen börjar med att gå igenom grundläggande begrepp och ge
kunskap i bl.a. termokemi, kemisk kinetik, transportprocesser och
ekvationer för reagerande strömning och turbulens. Därefter
studeras först laminära förblandade och icke-förblandade
flammor, detta följs av teori av turbulenta flammor och
modellering av turbulent förbränning, och olika modeller som
finns samt hur turbulens och förbränning påverkar varandra.
Kursens sista moment handlar om tillämpning av turbulent
förbränningsteori och modellering på de typiska turbulenta
förbränningsprocesser som återfinns i t.ex. gasturbiner,
kolvmotorer och pannor.
Kursens examination
Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: Examination sker både enskilt och baserat på arbete i grupp. De obligatoriska inlämningsuppgifterna och laborationerna redovisas skriftligt i grupp. Projektuppgift redovisas både skriftligt i form av en rapport och muntligt vid ett seminarium, där alla gruppmedlemmar skall deltaga aktivt. Kursen avslutas med en skriftlig tentamen. För att få godkänt på denna kurs måste alla obligatoriska moment dvs. hemuppgifter, laboratorioner samt en skriftlig tentamen vara godkända. Betyg sätts baserat på skriftlig tentamen.
Antagningsuppgifter
Förkunskapskrav:
Förutsatta förkunskaper: MMVF01 Termodynamik och strömningslära, MVK140 Turbulens - teori och modellering.
Begränsat antal platser: Nej
Kurslitteratur
- S. R. Turns: An Introduction to Combustion: Concepts and Applications, 3rd Edition. McGraw-Hill, 2011, ISBN: 9780071086875.
Kontaktinfo och övrigt
Kursansvarig: Professor Xue-Song Bai, Xue-Song.Bai@energy.lth.se
Hemsida: http://www.energy.lth.se
Övrig information: Kursen baseras på föreläsningar, övningar, projekt och hemuppgifter.