Transportprosesser i metallurgiske- og elektrokjemiske systemer

Konserveringsligninger: Konserveringslikningene for global masse, impuls, energi og kjemiske komponenter i fluidblandinger. Dimensjonsanalyse. Strømninger rundt partikler, dråper og bobler. Erguns ligning for pakkede senger. Introduksjon til numerisk strømningsmekanikk (CFD)

Grensesjiktteori: Hastighet-, temperatur- og konsentrasjons-profiler. Varme- og masse-overgangskoeffisienter. Nusselt- og Sherwood-korrelasjoner. To- og trefoldige analogier. Flytende metallers lave Prandtl-tall. Turbulent transport. Reynold's analogier. Kjemisk reaksjonskinetikk på fasegrenser.

Varmestråling: Emisjon, absorpsjon, refleksjon. Adiabatiske flater. Varmestråling i fler-flate-systemer, synsfelt-faktorer.

Elektrokjemisk kinetikk: Sammenhenger mellom elektrisk strøm/spenning og konvertering av specier.

Transport av ladede specier: Masseflux ved Nernst-Planck og konsentrert løsningsteori, strømfordeling i utvalgte geometrier.

Porøse elektrodeteori: Elektrokjemiske reaksjoner i porøse elektroder med kobling av reaksjonskinetikk og transportprosesser.

Etter dette kurset kan studenten:

- Identifisere og beskrive transportfenomener som dominerer prosesser i metallurgiske og elektrokjemiske systemer.

- Forklare ulike aspekter ved transport/overføring av masse, impuls, energi og kjemiske specier i væskeblandinger eller mellom faser.

- Utføre grunnleggende beregninger på transport/overføring av masse, impuls og energi i idealiserte (del-)systemer, f.eks. ved anvendelse av grensesjiktsteori eller korrelasjoner for varme og masseoverføring.

- Velge nødvendige strategier for inkorporering av kjemisk reaksjonskinetikk samt håndtering av partikler, dråper og bobler i de overordnede globale bevaringsligningene for masse, impuls og energi.

- Beskriv grenselagsteorien og relaterte formuleringer; momentum-, termiske og konsentrasjonsgrenselag

- Beskrive grunnleggende prinsipper for varmeoverføring ved stråling, og anvende dem for å løse kompliserte problemer

- Identifisere og beskrive elektrokjemiske reaksjonsrater, og hvordan disse relaterer til strøm og spenning i elektrokjemiske celler.

- Formulere og analysere problemer som involverer stråling i systemer med flere overflater.

- Anvende metodikk for å søke etter og validere overslagsberegninger basert på dimensjonsanalyse og analogier for varme-og masseoverføring.

- Gjøre forenklende forutsetninger for gjennomføring av beregninger og vurdere gyldigheten av de forenklinger som gjøres.

- Gjennomføre beregninger av elektrokjemiske celler med koblede kinetikk og transportprosesser.

- Sette opp og tolke enkle numeriske simuleringer i varme- og massetransportrelaterte problemer

- Introdusere forenklede forutsetninger for beregninger og vurdere gyldigheten av forenklingene som er gjort.

- Utføre beregninger av elektrokjemiske celler med koblet kinetikk og transportfenomener.

- Sette opp enkle numeriske simuleringer i varme- og masseoverføringsrelaterte problemer.

Forelesninger (60 timer), øvinger (30 timer) og selvstudium (120 timer).

Forelesninger og skriftlig eksamen gis på engelsk.

80% av øvingene kreves godkjent for adgang til eksamen.

Studentens besvarelser på øving kan være på norsk eller engelsk.