Skip to main content

Fluid Mechanics and Heat Transfer BasicsLaajuus (5 cr)

Code: TX00EX31

Credits

5 op

Objective

The student is familiar with the basic concepts of fluid mechanics technology, such as laminar and turbulent flow, pressure drop, and Newtonian and non-Newtonian fluids.
The student is able to apply the basic equations of fluid mechanics and the balance of mechanical energy in the preliminary design and dimensioning of pumps and pipelines and is able to do it according the principles of sustainable development.
The student learns the concepts related to heat transfer technology and energy efficiency covered in the course in such a way that he / she is able to solve key problems related to them, apply his / her knowledge in later subject studies and utilize his / her skills in future work assignments.

Content

1. Concepts and basic equations of flow technology
2. Continuity equation, mechanical energy balance equation, dimensionless figures for flow technology and their application
3. Pipeline pressure losses; frictional pressure drop and local resistances
4. Pumps and their process engineering dimensioning
5. Thermal conduction, multilayer walls.
6. Convection, dimensionless numbers of heat transfer
7. Radiant heat transfer
8. Total heat transfer, heat exchangers and their process calculation and dimensioning models

Assessment criteria, satisfactory (1)

The student is able to define and describe basic concepts and phenomena included in the course in a qualitative way and to compute straightforward problems mainly based on inserting a correct quantity into a correct formula.

Assessment criteria, good (3)

The student is able to define or describe the concepts and phenomena in one´s own words; he also knows how to explain the origin and meaning of related equations and to critically evaluate different solutions. The student is able to select and size centrifugal pumps according to process demands.

Assessment criteria, excellent (5)

The student is able to characterize and model phenomena on the basis of reasonable assumptions as well as to analyze, evaluate and modify solutions and the model when needed. The student is able to size and optimize pipes for liquid and gas flows and select appropriate fittings. The student is able to select and size a pump and optimize it according to process demands. The student knows types of different pumps.

Assessment criteria, approved/failed

-

Enrollment

01.05.2024 - 31.05.2024

Timing

19.08.2024 - 13.12.2024

Number of ECTS credits allocated

5 op

Virtual portion

2 op

Mode of delivery

60 % Contact teaching, 40 % Distance learning

Unit

School of Smart and Clean Solutions

Campus

Leiritie 1

Teaching languages
  • Finnish
Degree programmes
  • Biotechnology and Chemical Engineering
Teachers
  • Tomi Hämäläinen
Groups
  • TXM23S1B
    Bio- ja kemiantekniikan tutkinto-ohjelma päivä
  • TXM23S1A
    Bio- ja kemiantekniikan tutkinto-ohjelma päivä

Objective

Opiskelija tuntee virtaustekniikan peruskäsitteet, kuten laminaarin ja turbulentin virtauksen, painehäviön sekä Newtoniset ja ei-Newtoniset fluidit.
Opiskelija osaa soveltaa virtaustekniikan perusyhtälöitä ja mekaanisen energian tasetta pumppujen ja putkistojen alustavassa suunnittelussa ja mitoituksessa sekä osaa huomioida kestävän kehityksen.
Opiskelija oppii opintojaksolla käsiteltävät lämmönsiirtotekniikkaan ja energiatehokkuuteen liittyvät käsitteet siten, että pystyy ratkaisemaan niihin liittyviä keskeisiä ongelmia, soveltamaan tietojaan myöhemmissä aineopinnoissa ja hyödyntämään osaamistaan tulevissa työtehtävissä.

Content

1. Virtaustekniikan käsitteet ja perusyhtälöt
2. Jatkuvuusyhtälö, mekaanisen energian taseyhtälö, virtaustekniikan dimensiottomat luvut ja niiden soveltaminen
3. Putkiston painehäviöt; kitkapainehäviö ja paikallisvastukset
4. Pumput ja niiden prosessitekninen mitoittaminen
5. Lämmönjohtuminen, monikerroksiset seinämät.
6. Konvektio, lämmönsiirron dimensiottomat luvut
7. Säteilylämmönsiirto
8. Kokonaislämmönsiirto, lämmönsiirtimet ja niiden prosessitekniset laskenta- ja mitoitusmallit

Location and time

-Lukujärjestyksen mukaisesti
-Laboratorioharjoituksille tehdään lisävarauksia myöhemmin syksyllä

Materials

-Toteutuksella jaettava materiaali
-Kirjaksi suositellaan mitä tahansa virtaustekniikan ja/tai lämmönsiirron peruskirjaa

Teaching methods

Toteutuksen opetus tapahtuu suomeksi pääasiassa lähiopetuksena, mutta kaikki materiaalit on luettavissa ja tehtävät voi tehdä ja palauttaa itsenäisesti:
-Luennot ja laskuharjoitukset
-Laboratorioharjoitukset

Itsenäinen opiskelu ja verkko-opetus:
-Kotitehtävät ja materiaaliin tutustuminen
-Moodle
-Painelaite- ja standarditentit

Employer connections

-

Exam schedules

Toteutuksen varsinainen tentti sovitaan erikseen ja se sijoittuu marras-joulukuuhun. Painelaite- ja standarditentit on tehtävissä toteutuksen aikana Moodle-työtilassa vapaasti valittavana aikana (marraskuuhun mennessä).

International connections

-

Completion alternatives

-

Student workload

Opiskelijan ajankäyttö n. 27 h / 1 op:
-Luennot, ohjatut laskuharjoitukset ja tentti 35 h
-Laskuharjoitusten laskeminen itsenäisesti ja materiaalin tarkastelu 25 h
-Painelaite- ja standarditentit (Moodle) 50 h
-Laboratorioharjoitukset ja raportointi 20 h
-Kuormitus n. 8 h / vko / syksy

Content scheduling

-

Further information

-

Evaluation scale

0-5

Assessment criteria, satisfactory (1)

Opiskelija osaa määritellä tai kuvata virtaustekniikkaan ja teollisuuden putkistoihin liittyvät peruskäsitteet ja ilmiöt kvalitatiivisesti ja laskea niihin liittyviä suoraviivaisia, lähinnä kaavaan sijoittamiseen perustuvia laskuja

Assessment criteria, good (3)

Opiskelija osaa määritellä tai kuvata virtaustekniikan käsitteet ja ilmiöt omin sanoin; hän osaa selittää, mihin ilmiöön liittyvät kaavat perustuvat tai mitä ne tarkoittavat ilmiön kannalta; hän osaa ottaa kantaa saamiensa tulosten mielekkyyteen. Opiskelija osaa mitoittaa pumpun prosessiteknisesti ja tuntee pumpputyypit.

Assessment criteria, excellent (5)

Opiskelija osaa mallintaa virtaustekniikan ilmiötä, tapahtumia tms. mielekkäiden oletusten pohjalta sekä analysoida, arvioida ja muokata ratkaisuja ja mallia tarvittaessa. Opiskelija osaa mitoittaa ja optimoida putkiston neste- ja kaasuvirtauksille ja valita tarkoituksenmukaisia putkivarusteita. Opiskelija osaa mitoittaa ja optimoida pumpun prosessiteknisesti ja tuntee eri pumpputyypit.

Assessment criteria, approved/failed

-

Assessment methods and criteria

Arviointi tapahtuu toteutuksen lopussa pidettävän tentin perusteella, mutta laskuharjoituksilla ja laboratoriotöillä on vaikutusta arviointiin. Painelaite ja standarditentit täytyy suorittaa hyväksytysti ilman virheitä:
-Arviointi toteutuksella 0-5 (läpäisyraja tentistä väh. 40 %)
-Laboratorioharjoituksista maks. +3p /laboratorioharjoitus
-Tentti maks. 30 p

Arviointi
pisteet arvosana
< 12 0
12-14 1
15-17 2
18-20 3
21-23 4
24- 5

Enrollment

01.05.2023 - 31.05.2023

Timing

21.08.2023 - 15.12.2023

Number of ECTS credits allocated

5 op

Mode of delivery

Contact teaching

Unit

School of Smart and Clean Solutions

Campus

Leiritie 1

Teaching languages
  • Finnish
Seats

0 - 45

Degree programmes
  • Biotechnology and Chemical Engineering
Teachers
  • Markus Räsänen
  • Timo Seuranen
  • Juha Johansen
Groups
  • TXM22S1A
    Bio- ja kemiantekniikka

Objective

Opiskelija tuntee virtaustekniikan peruskäsitteet, kuten laminaarin ja turbulentin virtauksen, painehäviön sekä Newtoniset ja ei-Newtoniset fluidit.
Opiskelija osaa soveltaa virtaustekniikan perusyhtälöitä ja mekaanisen energian tasetta pumppujen ja putkistojen alustavassa suunnittelussa ja mitoituksessa sekä osaa huomioida kestävän kehityksen.
Opiskelija oppii opintojaksolla käsiteltävät lämmönsiirtotekniikkaan ja energiatehokkuuteen liittyvät käsitteet siten, että pystyy ratkaisemaan niihin liittyviä keskeisiä ongelmia, soveltamaan tietojaan myöhemmissä aineopinnoissa ja hyödyntämään osaamistaan tulevissa työtehtävissä.

Content

1. Virtaustekniikan käsitteet ja perusyhtälöt
2. Jatkuvuusyhtälö, mekaanisen energian taseyhtälö, virtaustekniikan dimensiottomat luvut ja niiden soveltaminen
3. Putkiston painehäviöt; kitkapainehäviö ja paikallisvastukset
4. Pumput ja niiden prosessitekninen mitoittaminen
5. Lämmönjohtuminen, monikerroksiset seinämät.
6. Konvektio, lämmönsiirron dimensiottomat luvut
7. Säteilylämmönsiirto
8. Kokonaislämmönsiirto, lämmönsiirtimet ja niiden prosessitekniset laskenta- ja mitoitusmallit

Evaluation scale

0-5

Assessment criteria, satisfactory (1)

Opiskelija osaa määritellä tai kuvata virtaustekniikkaan ja teollisuuden putkistoihin liittyvät peruskäsitteet ja ilmiöt kvalitatiivisesti ja laskea niihin liittyviä suoraviivaisia, lähinnä kaavaan sijoittamiseen perustuvia laskuja

Assessment criteria, good (3)

Opiskelija osaa määritellä tai kuvata virtaustekniikan käsitteet ja ilmiöt omin sanoin; hän osaa selittää, mihin ilmiöön liittyvät kaavat perustuvat tai mitä ne tarkoittavat ilmiön kannalta; hän osaa ottaa kantaa saamiensa tulosten mielekkyyteen. Opiskelija osaa mitoittaa pumpun prosessiteknisesti ja tuntee pumpputyypit.

Assessment criteria, excellent (5)

Opiskelija osaa mallintaa virtaustekniikan ilmiötä, tapahtumia tms. mielekkäiden oletusten pohjalta sekä analysoida, arvioida ja muokata ratkaisuja ja mallia tarvittaessa. Opiskelija osaa mitoittaa ja optimoida putkiston neste- ja kaasuvirtauksille ja valita tarkoituksenmukaisia putkivarusteita. Opiskelija osaa mitoittaa ja optimoida pumpun prosessiteknisesti ja tuntee eri pumpputyypit.

Assessment criteria, approved/failed

-

Enrollment

01.05.2023 - 31.05.2023

Timing

21.08.2023 - 15.12.2023

Number of ECTS credits allocated

5 op

Mode of delivery

Contact teaching

Unit

School of Smart and Clean Solutions

Campus

Leiritie 1

Teaching languages
  • Finnish
Seats

0 - 45

Degree programmes
  • Biotechnology and Chemical Engineering
Teachers
  • Markus Räsänen
  • Timo Seuranen
  • Juha Johansen
Groups
  • TXM22S1B
    Bio- ja kemiantekniikka

Objective

Opiskelija tuntee virtaustekniikan peruskäsitteet, kuten laminaarin ja turbulentin virtauksen, painehäviön sekä Newtoniset ja ei-Newtoniset fluidit.
Opiskelija osaa soveltaa virtaustekniikan perusyhtälöitä ja mekaanisen energian tasetta pumppujen ja putkistojen alustavassa suunnittelussa ja mitoituksessa sekä osaa huomioida kestävän kehityksen.
Opiskelija oppii opintojaksolla käsiteltävät lämmönsiirtotekniikkaan ja energiatehokkuuteen liittyvät käsitteet siten, että pystyy ratkaisemaan niihin liittyviä keskeisiä ongelmia, soveltamaan tietojaan myöhemmissä aineopinnoissa ja hyödyntämään osaamistaan tulevissa työtehtävissä.

Content

1. Virtaustekniikan käsitteet ja perusyhtälöt
2. Jatkuvuusyhtälö, mekaanisen energian taseyhtälö, virtaustekniikan dimensiottomat luvut ja niiden soveltaminen
3. Putkiston painehäviöt; kitkapainehäviö ja paikallisvastukset
4. Pumput ja niiden prosessitekninen mitoittaminen
5. Lämmönjohtuminen, monikerroksiset seinämät.
6. Konvektio, lämmönsiirron dimensiottomat luvut
7. Säteilylämmönsiirto
8. Kokonaislämmönsiirto, lämmönsiirtimet ja niiden prosessitekniset laskenta- ja mitoitusmallit

Evaluation scale

0-5

Assessment criteria, satisfactory (1)

Opiskelija osaa määritellä tai kuvata virtaustekniikkaan ja teollisuuden putkistoihin liittyvät peruskäsitteet ja ilmiöt kvalitatiivisesti ja laskea niihin liittyviä suoraviivaisia, lähinnä kaavaan sijoittamiseen perustuvia laskuja

Assessment criteria, good (3)

Opiskelija osaa määritellä tai kuvata virtaustekniikan käsitteet ja ilmiöt omin sanoin; hän osaa selittää, mihin ilmiöön liittyvät kaavat perustuvat tai mitä ne tarkoittavat ilmiön kannalta; hän osaa ottaa kantaa saamiensa tulosten mielekkyyteen. Opiskelija osaa mitoittaa pumpun prosessiteknisesti ja tuntee pumpputyypit.

Assessment criteria, excellent (5)

Opiskelija osaa mallintaa virtaustekniikan ilmiötä, tapahtumia tms. mielekkäiden oletusten pohjalta sekä analysoida, arvioida ja muokata ratkaisuja ja mallia tarvittaessa. Opiskelija osaa mitoittaa ja optimoida putkiston neste- ja kaasuvirtauksille ja valita tarkoituksenmukaisia putkivarusteita. Opiskelija osaa mitoittaa ja optimoida pumpun prosessiteknisesti ja tuntee eri pumpputyypit.

Assessment criteria, approved/failed

-