In English

KE2010 Industriella energiprocesser 7,5 hp

Industrial Energy Processes

Energiomvandlingssystem av olika slag är något som alla är beroende av för olika ändamål som transporter, uppvärmning, kylning, hushållsaktiviteter, IT-system m.m. Energisystemen i Sverige, och kanske framför allt elproduktionssystemet, har sedan tillkomsten varit under förändring, vilket har bidragit till politiska diskussioner, ställningstaganden och beslut. Den politiska, mediala och allmänna diskussionen om de svenska energisystemen domineras idag av frågan om klimatpåverkan, hållbarhet samt i viss mån försörjningstrygghet. Dessa frågor har genererat politiska styrmedel som i sin tur har skapat en omvälvning av energi-, bostads-, industri- och transportsektorn som pågår sedan två decennier tillbaka. I omvälvningar under 1970- och 80-talet har försörjningstryggheten oftast stått högst på den politiska agendan.

I Sverige står det industriella energisystemet för drygt en tredjedel av energiförbrukningen och är, efter transport­sektorn, den största sektorn vad gäller utsläpp av fossil koldioxid. Användningen av energi har på grund av styrmedel och ett globalt ökat pris för olika primärenergislag blivit allt kostsammare för framför allt den svenska basindustrin. Energifrågor i stort har därför blivit en alltmer ekonomiskt och miljömässigt strategisk fråga för industrin.

I kursen industriella energiprocesser studeras industriellt viktiga energiomvandlingsprocesser med tonvikt på termiska system. En utgångspunkt är att du under kursens gång skall få kunskaper om tekniska, ekonomiska och vissa miljömässiga egenskaper hos verkliga energiprocesser. Huvuddelen av kursen ägnas åt teori och problemlösning inom teknisk termodynamik, vilket sammantaget utgör viktiga verktyg för utvärdering av industriella energilösningar.

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå

  • Kursnivå (A-D)

    D

  • Huvudområde

    Kemi och kemiteknik

  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

HT13 för programstuderande

Lärandemål

Efter avslutad kurs ska du kunna:

  • analysera teknisk prestanda för energiprocesser i industriell skala med hjälp av termodynamiska samband.
  • beräkna förbränningsreaktioner och värmeutbyte för olika bränslen.
  • utföra termodynamiska beräkningar på termiska kraft- och kraftvärmecykler, exempelvis ångcykler, kombicykler och stationära motorer.
  • bedöma potentialer för energieffektivisering genom tillämpning av den systemanalytiska metoden processintegration (pinchanalys) innefattande värmeväxling, värmepumpning och spillvärmeåtervinning.
  • ansätta relevanta systemgränser för energirelaterade problem.
  • analysera energiomvandlingssystems prestanda i relation till ideala system och utifrån detta föreslå förbättringar.
  • värdera ekonomiska konsekvenser av olika energilösningar.

Kursens huvudsakliga innehåll

Kursen inleds med en presentation som ger en övergripande bild av Sveriges och världens energi­användning och -omvandlingssystem. Begreppen slutna och öppna system studeras tillsammans med olika sätt att ansätta systemgränser och begreppens respektive relevans för termodynamiska beräkningar analyseras. I sambandmed detta studeras skillnaden mellan inre energi och entalpi som centrala begrepp inom termodynamiska tillämpningar. Energiomvandlingi teoretiska och verkliga termodynamiska processer analyseras på föreläsningaroch övningar tillsammans med tillämpade exempel där begreppet exergi används. Exergi är ett verktyg som underlättar förståelsen för vad som teoretiskt går att åstadkomma i olika energiomvandlingssystem. 

Olika typer av energiteknik som används inom processindustrin presenteras och diskuteras. I samband med att arbetet med beräkningsuppgiften inleds under kursens andra halva behandlas ekonomiska förutsättningar och deras konsekvenser för olika energisystem. En del av de ekonomiska förutsättningarna utgörs av energi­besparande åtgärder där analysverktyget ofta är så kallad processintegration (pinchanalys). Samtliga lärandemoment som innefattar beräkningar behandlas i detalj under övningarna.

Kursupplägg

Ett heldags studiebesök är planerat under kursen.

Behörighet

För programstudenter vid KTH krävs:
Minst 150 högskolepoäng från årskurs 1, 2 och 3 varav minst 110 högskolepoäng från årskurs 1 och 2 samt kandidatexamensarbete måste vara avklarade, inom ett program som innehåller:
75 högskolepoäng (hp) inom kemi eller kemiteknik, 20 hp matematik och 6 hp programmering eller motsvarande.

För fristående studerande krävs:
75 högskolepoäng (hp) inom kemi eller kemiteknik, 20 hp matematik och 6 hp programmering eller motsvarande, samt dokumenterade kunskaper i engelska motsvarande Engelska B.

Rekommenderade förkunskaper

Kunskaper motsvarande kursen KE1030 Transportprocesser och energiomvandling.

Litteratur

"Fundamentals of Engineering Thermodynamics" (SIVersion), by Moran & Shapiro (6th edition), John Wiley & Sons.

Övrigt material kommer att distribueras eller tillhandahållas under föreläsningar och övningar.

Examination

  • BER1 - Beräkningsuppgift, 3,0 hp, betygsskala: P, F
  • TEN1 - Tentamen, 4,5 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

De två examinationsdelarna bedöms och rapporteras var för sig. I beräkningsuppgiften ingår redovisning av beräkningar, en presentation och en rapport om dina egna insatser i förhållande till helheten.

Under kursen ges två kontrollskrivningar som kan ge sammanlagt 20 poäng. Om 12 eller fler poäng erhålls på dessa kontrollskrivningar ges automatiskt full poäng på ett specificerat räkneproblem på tentamen. Det räkneproblemet behöver och skall följaktligen inte lösas.

Krav för slutbetyg

Godkänd teori- och problemtentamen (TEN1: 4,5 hp)

Godkänd beräkningsuppgift inklusive presentationoch separat reflekterande rapport (BER1: 3 hp)

Betygen A-F ges som slutbetyg på kursen efter det att eleven blivit godkänd på båda delarna.

Ges av

CHE/Kemiteknik

Examinator

Stefan Grönkvist <stefangr@kth.se>

Övrig information

Ersätter 3C1422

Påbyggnad

KE2320 Processdesign för industri och samhälle

Versionsinformation

Kursplan giltig från och med HT12.
Examinationsinformation giltig från och med HT07.