Φυσικές Διεργασίες ΙΙ (ΧΜ 855)

Ανάλυση και σχεδιασμός των διεργασιών και του σχετικού εξοπλισμού που αφορούν στην μεταφορά ορμής και την μεταφορά θερμότητας.

Στόχοι Μαθήματος

Με το πέρας της διδασκαλίας του μαθήματος, οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση να εκτελούν σύνθετους υπολογισμούς ροής σε σωληνώσεις και να διαστασιολογούν αντλίες και εναλλάκτες θερμότητας.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Απαραίτητη κρίνεται η ευχέρεια των φοιτητών σε βασικούς υπολογισμούς χημικής μηχανικής. Επιπλέον, τα μαθήματα: ΧΜ550: Ρευστομηχανική και ΧΜ650: Μεταφορά Θερμότητας.

Περιεχόμενα

Pοή Ρευστών σε σωληνώσεις : Εισαγωγή, ορισμοί και βασικές έννοιες. Διαστατική Ανάλυση. Στατική των ρευστών και εφαρμογές. Φαινόμενα ροής των ρευστών. Βασικές Εξισώσεις της ροής των ρευστών: Ισοζύγιο μάζας, Διαφορικό και μακροσκοπικό ισοζύγιο ορμής, ισοζύγιο μηχανικής ενέργειας. Διορθώσεις της εξίσωσης Bernoulli για τις επιδράσεις στερεών οριακών επιφανειών, την κινητική ενέργεια του ρεύματος και την τριβή. Ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς και κανάλια. Σχέση ανάμεσα στην επιδερμική τριβή και τη διάτμηση, συντελεστής τριβής. Στρωτή ροή νευτωνικών ρευστών. Κατανομή ταχύτητας στην τυρβώδη ροή. Τριβή λόγω μεταβολής της ταχύτητας και της κατεύθυνσης. Ελάσσονες απώλειες. Σωλήνες, εξαρτήματα και Αντλίες. Αναπτυσσόμενο μανομετρικό ύψος. Ύψος αναρρόφησης και σπηλαίωση. Κατανάλωση Ισχύος, Είδη και χαρακτηριστικά Αντλιών.Mεταφορά Θερμότητας σε Ρευστά : Μεταφορά θερμότητας με αγωγή. Αρχές της ροής θερμότητας στα ρευστά. Τυπικοί εναλλάκτες θερμότητας. Ισοζύγια ενέργειας. Πυκνότητα ροής θερμότητας και συντελεστές μεταφοράς θερμότητας. Μέση θερμοκρασία ρεύματος ρευστού. Ολοκλήρωση στην ολική επιφάνεια, μέση λογαριθμική διαφορά θερμοκρασίας. Μερικοί συντελεστές μεταφοράς θερμότητας και υπολογισμός του ολικού συντελεστή από τους μερικούς. Συντελεστές επικαθήσεων. Μεταφορά θερμότητας σε ρευστά χωρίς αλλαγή φάσης: εξαναγκασμένη συναγωγή σε στρωτή και τυρβώδη ροή. Μηχανήματα ανταλλαγής θερμότητας. Εναλλάκτες κελύφους αυλών μιας και πολλαπλών διαδρομών.