Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων: 
Το μάθημα Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική έχει ως στόχο να εισάγει τους φοιτητές στη λογική, τις αρχές, τη μεθοδολογία και τους βασικούς υπολογισμούς της θερμοδυναμικής. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα έχει κατανοήσει:

• των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων αερίων και υγρών και των μεταξύ τους μεταβολών
• της διάκριση εσωτερικής ενέργειας και ενθαλπίας
• του 1ου Νόμου της Θερμοδυναμικής και των ισοζυγίων ενέργειας
• του 2ου Νόμου της θερμοδυναμικής, της εντροπίας, της θερμικής και της ισεντροπικής απόδοσης
• της λειτουργίας των θερμικών μηχανών και των κύκλων ψύξης
• των μεταβολών των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων αερίων μιγμάτων
• των διεργασιών δροσισμού με εξάτμιση
• της θερμότητας αντίδρασης και της θερμογόνου δύναμης καυσίμων
• της ισορροπίας χημικών αντιδράσεων
• και θα έχει αποκτήσει τη δεξιότητα:
• υπολογισμού ισχύος και απόδοσης πραγματικών (μη-ιδανικών) θερμικών μηχανών (κινητήρων εσωτερικής καύσης, αέριο- και ατμοστροβίλων και σύνθετων κύκλων)
• υπολογισμού της μεταφοράς θερμότητας και της αποτελεσματικότητας ψυγείων και αντλιών θερμότητας
• της ψύξης και του δροσισμού με διεργασίες αλλαγής φάσης
• της θερμότητας και της ισορροπίας χημικών αντιδράσεων

Περιεχόμενο Μαθήματος:  
1. Οι ιδιότητες (θερμοκρασία, πίεση, όγκος, εσωτερική ενέργεια, ενθαλπία) καθαρών ουσιών (νερού, αέρα κ.α.), οι τιμές τους σε διάφορες καταστάσεις ή συνθήκες (εξοικίωση με τους πίνακες τιμών ιδιοτήτων και τις καταστατικές εξισώσεις των αερίων).
2. 1ος θερμοδυναμικός νόμος και υπολογισμοί με βάση την αρχή διατήρησης της ενέργειας σε κλειστά (δοχεία, κύλινδροι). Οι ένοιες του έργου και της θερμότητας.
3. 1ος θερμοδυναμικός νόμος και υπολογισμοί με βάση την αρχή διατήρησης της ενέργειας σε ανοικτά συστήματα (συσκευές στις οποίες εισέρχεται και εξέρχεται μάζα, π.χ. συμπιεστές, αντλίες, στρόβιλοι, εναλλάκτες θερμότητας κ.α.).
4. 2ος θερμοδυναμικός νόμος, οι αρχές και οι περιορισμοί λειτουργίας των μηχανών που τροφοδοτούνται με θερμότητα και επιστρέφουν έργο (θερμικές μηχανές). Μηχανές που τροφοδοτούνται με έργο και μεταφέρουν θερμότητα (αντλίες θερμότητας και ψυγεία). Θερμική απόδοση και συντελεστές λειτουργίας.
5. Εντροπία, αναντιστρεπτότητες και αποκλίσεις των πραγματικών από τις ιδανικές συσκευές, διατάξεις και μηχανές. Η ισεντροπική απόδοση.
6. Αρχές λειτουργίας και υπολογισμοί απόδοσης και ισχύος από μηχανές που τροφοδοτούνται με θερμότητα και επιστρέφουν έργο. Αναλυτικοί θερμοδυναμικοί υπολογισμοί σε κινητήρες εσωτερικής κάυσης.
7. Πρόοδος του μαθήματος.
8. Αρχές λειτουργίας και υπολογισμοί απόδοσης και ισχύος από μηχανές που τροφοδοτούνται με θερμότητα και επιστρέφουν έργο. Αναλυτικοί θερμοδυναμικοί υπολογισμοί σε αεριοστροβίλους.
9. Αρχές λειτουργίας και υπολογισμοί απόδοσης και ισχύος από μηχανές που τροφοδοτούνται με θερμότητα και επιστρέφουν έργο. Αναλυτικοί θερμοδυναμικοί υπολογισμοί σε ατμοστροβίλους.
10. Ιδανικές και πραγματικές μηχανές.
11. Αρχές λειτουργίας και υπολογισμοί απόδοσης και καταναλισκόμενης ενέργειας (ή ισχύος) από μηχανές που τροφοδοτούνται με έργο για να μεταφέρουν θερμότητα. Αναλυτικοί θερμοδυναμικοί υπολογισμοί σε αντλίες θερμότητας και ψυγεία.
12. Θερμοδυναμικές ιδιότητες μιγμάτων αερίων και αερίων με ατμούς. Ατμοσφαιρικό ψυχρομετρικό διάγραμμα και βασικοί υπολογισμοί δροσισμού με εξάτμιση.
13. Θερμοδυναμική των χημικών αντιδράσεων. Η θερμότητα που εκλύεται κατά την καύση και ο θερμοδυναμικός υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας χημικών συστημάτων.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία: 

• βιβλίο [50655949]: Θερμοδυναμική για Μηχανικούς, Cengel Yunus A., Boles Michael A.
• βιβλίο [18548693]: Θερμοδυναμική, Gyftopoulos E., Βeretta Gian P.