DEE-54030 Kryogeniikka, 5 op
Cryogenics
Vastuuhenkilö
Risto Mikkonen
Opetus
Toteutuskerta 1: DEE-54030 2015-01
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä |
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritettu kirjallinen tentti, hyväksytty seminaarityö
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Osaamistavoitteet
Kryogeniikka on kylmien lämpötilojen soveltamista käytännön ongelmiin. Opintojakson suoritettuaan opiskelija tunnistaa keskeiset termodynamiikan käsitteet ja pystyy soveltamaan niitä erityyppisissä prosesseissa. Hän osaa luokitella kryogeniikassa käytettyjä nesteitä sekä kaasuja ja verrata niiden fysikaalisia ominaisuuksia. Opiskelija pystyy analysoimaan eri materiaalien mekaanisia ja sähköisiä ominaisuuksia kryogeenisissa lämpötiloissa. Hän pystyy edelleen selittämään ja analysoimaan, mitkä tekijät ovat keskeisiä suunniteltaessa termistä eristystä matalissa lämpötiloissa ja tunnistaa erityyppisten mekaanisten jäädytyslaitteiden rakenteen ja toimintaperiaatteen. Opiskelija osaa kategorisoida kryogeniikan eri sovellusalueita ja tunnistaa aihepiiriin liittyviä turvallisuustekijöitä.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Kryogeniikan termodynamiikka: termodynamiikan pääsäännöt, Maxwellin yhtälöt. Ideaali- ja reaalikaasu, Joule-Thompson-kerroin. | Kryogeniikan historia. | |
| 2. | Kryogeeniset nesteet: puhtaan aineen PVT-käyttäytyminen. Kryogeenisten nesteiden ominaisuudet. | Kryogeenisten nesteiden eri sovellusalueet. Taloudelliset näkökohdat. | Kryogeniikan integrointi suprajohtavuuden eri sovelluskohteisiin. |
| 3. | Nesteytys ja kryojäähdyttimet: Eri nesteytysprosessit. Kryojäähdyttimien luokittelu ja toimintaperiaatteet. | Kryojäähdyttimien eri käyttökohteet. Hyötysuhteen parantaminen. | Kryogeeninen infrastruktuuri Big Science –hankkeissa. |
| 4. | Kryogeeninen eristys: lämmön-siirron minimoinnin menetelmät. Tyhjiö-, pulveri- ja vaahtoeristys. Supereriste. | Tyhjiötekninen suunnittelu. Liitokset, tiivistys, puhdistus. | Laitoksen kryolaboratorion esittely. |
| 5. | Materiaalien termiset ja sähköiset ominaisuudet: Sähkönjohtavuus ja RRR-arvo. Ominaislämpö, lämmönjohtavuus ja lämpölaajeneminen. | ||
| 6. | Kryogeniikan turvallisuus: Kryonesteiden turvallisuusnäkökohdat. | Fysiologiset vaarat. Räjähdysvaara ja tulenarkuus. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Opintojakson suoritusvaatimuksena on kirjallinen tentti ja lyhyt suullinen referaatti opiskelijan valitsemasta sovelluskohteesta. Hyväksytty tenttisuoritus edellyttää ydinaineksen ymmärtämistä selittävällä tasolla, korkeammat arvosanat vaativat ilmiöiden matemaattista hallintaa sekä täydentävän ja erikoistietämyksen aihepiirien tietämystä. Suullisen referaatin tarkoituksena on, että opiskelija pystyy lyhyen määräajan (n. 15 minuuttia) puitteissa selkeästi kuvaamaan valitsemansa sovelluskohteen nimenomaan opintojakson aihepiirin näkökulmasta.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Cryogenic Engineering, Second Edition Revised and Expanded | Thomas M. Flynn | 0-8247-5367-4 | Kyllä | ||
| Opintomoniste | Kryogeniikka | Risto Mikkonen | Kyllä |
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| DEE-54030 Kryogeniikka, 5 op | SMG-4400 Kryogeniikka, 5 op |