Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Οι φοιτητές με την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος :
• Αποκτούν εξειδικευμένο υπόβαθρο σε θέματα εφαρμοσμένης θερμοδυναμικής, φαινομένων μεταφοράς, ισοζυγίων μάζας και ενέργειας και φυσικών διεργασιών, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα για κατανόηση, εφαρμογή διεργασιών υπάρχουσας τεχνολογίας και ανάπτυξη νέων καινοτόμων ιδεών στο πεδίο.
• Δύνανται να χρησιμοποιούν την αποκτηθείσα γνώση τους για την επίλυση διεπιστημονικών προβλημάτων, με ταυτόχρονη θεώρηση περιβαλλοντικών, ενεργειακών και ηθικών ζητημάτων που πιθανώς προκύπτουν από τη χρήση των εν λόγω τεχνολογιών.
• Ενισχύουν την ικανότητά τους να συντάσσουν τεχνικές μελέτες αξιολογώντας πειραματικά και/ή θεωρητικά επιστημονικά δεδομένα που σχετίζονται με το φυσικό αντικείμενο του μαθήματος.
Περιεχόμενο Μαθήματος
Θερμοδυναμική
• Το πρώτο θερμοδυναμικό αξίωμα, Εσωτερική ενέργεια, Ενθαλπία, Ειδική θερμότητα.
• Το δεύτερο και το τρίτο θερμοδυναμικό αξίωμα, Εντροπία, Επίδραση της θερμοκρασίας στην ειδική θερμότητα, στην εσωτερική ενέργεια, στην ενθαλπία και στην εντροπία.
• Τάση ατμών και ενθαλπία αλλαγής φάσης. Η ενέργεια και η ενθαλπία αντίδρασης, Η κανονική ενθαλπία σχηματισμού, η εξάρτηση της ΔU, ΔΗ και ΔS από τη θερμοκρασία.- Η αυθόρμητη κατεύθυνση, πότε μια αντίδραση γίνεται αυθορμήτως, Ενέργεια Helmholtz και ενέργεια Gibbs, μεταβολή τους με τη θερμοκρασία, μεταβολή ΔF και ΔG με τη θερμοκρασία, Χημική ισορροπία.
Φαινόμενα Μεταφοράς
• Βασικοί μηχανισμοί μεταφοράς, Νόμος Fourier, Νόμος Fick
• Εξισώσεις διατήρησης και μεταφοράς μάζας και ενέργειας σε διαφορική μορφή. Συνήθεις συνοριακές συνθήκες. Νόμος ψύξης Newton, Νόμος Stefan-Boltzmann • Αγωγή και διάχυση σε μόνιμη κατάσταση. Έννοια αντιστάσεων
• Αγωγή και διάχυση σε μη μόνιμη κατάσταση
• Ιδιότητες υγρών (ιξώδες, επιφανειακή τάση), Νόμος Νewton, Εξισώσεις Navier-Stokes, Μη-Νευτωνικά ρευστά - Στοιχεία ρεολογίας
• Ροή μέσα σε αγωγούς, Αριθμός Reynolds, Συντελεστής τριβής
• Εξίσωση μηχανικής ενέργειας, Εξίσωση Bernoulli, Αντλίες, Διατάξεις μεταφοράς υγρών
Ισοζύγια μάζας και ενέργειας (ΙΜΕ)
• Βασικές έννοιες ΙΜΕ (διεργασία, ορισμός συστημάτων, βαθμοί ελευθερίας), Ισοζύγια μάζας χωρίς αντίδραση, Ισοζύγια μάζας με αντίδραση
• Ισοζύγια ενέργειας χωρίς αντίδραση, Ισοζύγια ενέργειας με αντίδραση, συνδυασμένα ισοζύγια μάζας και ενέργειας
Φυσικές Διεργασίες
• Θερμοδυναμική μιγμάτων – ισορροπία φάσεων - Απόσταξη ισορροπίας
• Εκχύλιση – Τριαδικά διαγράμματα, Διαγράμματα ισορροπίας
• Εκχύλιση υγρού-υγρού
• Ανάμιξη ρευστών, συσκευές και είδη αναδευτήρων, αιώρηση στερεών, κλιμάκωση διεργασιών ανάμιξης
• Ξήρανση - Ψυχρομετρικό διάγραμμα, Θερμοκρασία υγρού θερμομέτρου, Θερμοκρασία αδιαβατικού κορεσμού
• Ξήρανση - Σχεδιασμός
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
- J. Bevan Ott, J. Boerio-Goates, 2000, Chemical Thermodynamics: Principles and Applications, Academic Press.
- J. Bevan Ott, J. Boerio-Goates, 2000, Chemical Thermodynamics: Advanced Applications, Academic Press.
- Welty J.R., Wicks C.E., Wilson R.E., Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer, 1984, Wiley
- Fox R.W., McDonald A.T., Introduction to Fluid Mechanics, 8th Ed., 2012, Wiley
- Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena, Revised 2nd Ed., 2007, Wiley
- C.J. Geankoplis, A. Hersel, D.H. Lepek, Transport Processes and Separation Process Principles, 2018, Pearson
- W.L. McCabe, P. Harriott, J.C. Smith, Unit Operations of Chemical Engineering, 7th edition, McGraw Hill Chemical Engineering Series