Kursplan för Industriella energisystem

Kursplanen innehåller ändringar
Se ändringar

Kursplan fastställd 2019-02-20 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnIndustrial energy systems
  • KurskodKVM013
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPSES
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeEnergi- och miljöteknologi, Kemiteknik med fysik, Kemiteknik, Maskinteknik
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 39112
  • Max antal deltagare90
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterNej

Poängfördelning

0107 Inlämningsuppgift 1,5 hp
Betygsskala: UG
1,5 hp
    0207 Tentamen 6 hp
    Betygsskala: TH
    6 hp
    • 13 Jan 2021 em J
    • 08 Apr 2021 em J
    • 17 Aug 2021 em J

    I program

    Examinator

    • Stavros Papadokonstantakis
    Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

    Behörighet

    Grundläggande behörighet för avancerad nivå
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Särskild behörighet

    Engelska 6
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Kursspecifika förkunskaper

    Teknisk termodynamik, värmeöverföring, energiteknik (inkl. värmeväxlarteori).

    Syfte

    Syftet med kursen är att studenterna skall lära sig att använda metoder och verktyg för processintegration, vilka krävs för att identifiera och designa effektiva och hållbara energisystemlösningar för processindustrin. Tekniska system som behandlas i kursen inkluderar värmeväxlarnätverk, ångpannor, värmepumpar, kraftvärmesystem och termiska separationsanläggningar. Utöver tekniska och ekonomiska aspekter behandlar kursen också den roll som industriella processenergisystem har för att möta kraven på minskade utsläpp av växthusgaser. Kursen introducerar också en metod för att identifiera den kostnadsoptimala kombinationen av värmeproduktionstekniker för att täcka ett givet processångbehov samt en metod för att analysera hur framtida energistyrmedel kan påverka den optimala lösningen.

    Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

    • Beräkna energiomvandlingsprestanda för processvärmepannor, värmepumpar, samt kraftvärmeanläggningar baserade på ångturbin- eller gasturbincykler, för givna processparametrar
    • Bestämma pinchtemperaturen och de minimala värme- och kylbehoven för en given industriell process och för ett givet värde på den minsta tillåtna temperaturskillnaden för värmeväxling
    • Bestämma minimala antalet värmeväxlarenheter och uppskatta minimal värmeöverföringsarea och investeringskostnad för ett värmeväxlarnätverk som uppfyller de minimala värme- och kylbehoven enligt ovanstående punkt, samt analysera inverkan av den minsta tillåtna temperaturskillnaden för värmeväxling på dessa målvärden för energi- och investeringskostnad (supertargeting)
    • Utforma ett värmeväxlarnätverk för maximal värmeåtervinning i en given ny process samt ekonomiskt förbättra den föreslagna designen genom att släppa på kravet på maximal värmeåtervinning
    • Identifiera och kvantifiera effektivitetsbrister (pinchbrott) i värmeväxlarnätverket i en befintlig process samt föreslå designåtgärder för att minska värme- och kylbehovet i det befintliga nätverket (retrofit)
    • Identifiera möjligheter och kvantifiera potentialen för integration av högeffektiva energiomvandlingstekniker och avancerade värme- och kylstödsystem (värmepumpar, kraftvärme, fjärrvärme) vid en industriell processanläggning
    • Utvärdera utformningar av nya värmeväxlarnätverk, ombyggnadsåtgärder i befintliga värmeväxlarnätverk och integration av värmepumpar, kraftvärmesystem och termiska separationsanläggningar med avseende på energieffektivitet, växthusgasutsläpp och ekonomi
    • Identifiera den kostnadsoptimala mixen av tekniker för att tillgodose ett industriellt processvärmebehov med givna lastvariationer över året, med hänsyn till nuvarande och möjliga framtida förhållanden på energimarknaden, inklusive kostnader kopplade till utsläpp av växthusgaser

    Innehåll

    Kursen innehåller följande delar:
    Introduktion till industriella processenergisystem: Grundläggande begrepp och ett illustrativt exempel från pappersmassaindustrin
    Processintegration: Grundläggande processintegrationsmetoder med tonvikt på pinchanalys (pinchtemperatur, minimala processvärme och -kylbehov, kompositkurvor och GCC (grand composite curve), bestämning av optimal användning av extern värmning och kylning, bestämning av minimalt antal värmeväxlarenheter och uppskattning av minimal kostnad för värmeväxlararea). Utformning av värmeväxlarnätverk för maximal värmeåtervinning och vidare ekonomisk förbättring av nätverksutformningen genom lättnad av kravet på maximal värmeåtervinning. Processintegrationsprinciper för högeffektiva energiomvandlingstekniker och avancerade utilitysystem (värmepumpar, kraftvärme och fjärrvärme). Processintegrationsmetoder för utvärdering och ombyggnad av befintliga industriella energisystem. Utvärdering av energieffektivitet och ekonomi för processintegrationsåtgärder.
    Energiomvandlingstekniker i industriella energisystem: Översikt över processvärmepannor, värmepumpar, ångturbinkraftvärme och gasturbinkraftvärme. Karakteristik för värmepumpar och kraftvärmeanläggningar (prestanda, investeringskostnader). Optimering av storlek och diverse designparametrar baserade på processintegrationsprinciper. Metodik för att identifiera den kostnadsoptimala mixen av tekniker för att tillgodose ett processvärmebehov, med hänsyn till variationer i värmebehov över året.
    Växthusgaskonsekvenser av energieffektiviseringsåtgärder i industrin: Växthusgasutsläpp från industriella energisystem. Optimering av industriella energisystem med hänsyn till framtida kostnader kopplade till utsläpp av växthusgaser.

    Organisation

    Kursen är organiserad med föreläsningar, obligatoriska och icke-obligatoriska övningsprojekt och en industrilaboration.

    Litteratur

    Kursbok producerad vid avdelningen för Energiteknik, till försäljning hos Cremona (Chalmers studentlitteraturbokhandel)
    För mer material och fördjupad läsning rekommenderas boken "Pinch Analysis and Process Integration: A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy" av I.C. Kemp. Boken finns tillgänglig som e-bok från Chalmers bibliotek.

    Examination inklusive obligatoriska moment

    Skriftlig tentamen med teori- och räkneuppgifter. Betygsskala U-3-4-5. Genomförda och godkända övningsprojekt och lab-rapporter är också ett krav för att bli godkänd på kursen som helhet.

    Kursplanen innehåller ändringar

    • Ändring gjord på tentamen:
      • 2020-09-30: Plussning Inte längre plussning av GRULG
        Beslut GRULG, plussning ej tillåten
    • Ändring gjord på kurstillfälle:
      • 2020-09-21: Sökbar för utbytestudenter Inte längre sökbar för utbytestudenter av UBS
        [Kurstillfälle 1] Ändrat till inte sökbar för utbytesstudenter