Bachelor: Digital Engineering
415 - Thermodynamik & Fluidmechanik
Empfohlenes Studiensemester: 4
Turnus: Sommersemester
Sprachen: Deutsch, Englisch
ECTS: 6
Prüfungsform: schrP, weitere Angaben siehe SPO und Studienplan
Lehrform und SWS: SU (5SWS)
Gesamter Workload: 180 Stunden
Präsenzzeit: 75 Stunden Seminaristischer Unterricht
Selbststudium: 105 Stunden
Modulverantwortung: Prof. Dr. Andreas Gubner (FK03)
Weitere Lehrende: Prof. Dr. Monika Mühlbauer (FK04)
Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme
keine
Verwendbarkeit des Moduls
Bachelor Digital Engineering
Lernziele
Fach- und Methodenkompetenz
Studierende lernen die methodischen und fachlichen Qualifikationen zur thermodynamischen Analyse technischer Systeme. Konkret werden folgende Ziele adressiert:
- Studierende beschreiben die Zustandsänderungen und die Energieumwandlungsvorgänge von Gasen und Flüssigkeiten aufbauend auf der physikalischen Grundlagenvorlesung.
- Studierende verwenden die Fachsprache der Thermodynamik.
- Studierende arbeiten die thermodynamische Prozesse in technischen Systemen heraus.
- Studierende beschreiben und erkläreb die wesentlichen Mechanismen der Wärmeübertragung und wenden diese in Berechnungen an.
- Studierende führen die Berechnung bei einfachem Stoffverhalten durch.
- Studierende sind mit der Modellbildung der technischen Strömungslehre und mit den Elementaren vertraut.
- Studierende wenden die theoretischen Grundlagen zur Lösung konkreter Aufgaben an.
Inhalt
- Grundbegriffe der Thermodynamik und Wärmeübertragung: System, Zustand, Zustandsgrößen, Gleichgewicht, Zustandsänderung, Prozess
- Erster Hauptsatz: Energieformen, geschlossene und offene, stationäre Systeme, wichtige Anwendungen
- Verhalten idealer Gase: thermische und kalorische Zustandsgleichung, Mischungen, einfache Zustandsänderungen
- Zweiter Hauptsatz: Formulierungen und Aussagen, Entropie und Entropiebilanz, Anwendungen, Prozesse in Apparaten und Maschinen
- Kreisprozesse mit idealen Gasen
- Mehrphasensysteme reiner Stoffe
- Grundlagen der stationären Wärmeleitung, des konvektiven Wärmeübergangs (erzwungene und freie Konvektion) und der Grundlagen der Wärmestrahlung
- Wärmedurchgang an einfachen Geometrien
- Einführung in die Strömungsmechanik: Kontinuumsannahme und Strömungskinematik
- Grundgleichungen der Strömungsmechanik: Bilanzen der Energie-, Massen- und Impulserhaltung
- Widerstand umströmter Körper
- Rohrströmungen
Lehrmethoden und Lernformen
Tafel, Folien, Beamer, Lehr-/Lernvideos, Flipcharts
Literatur
- Cerbe, G.; Wilhelms, G.: Technische Thermodynamik. Theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen. Hanser.
- Langeheinecke, K.; Jany, P.; Thieleke, G.: Thermodynamik für Ingenieure. Springer Vieweg.
- Baehr, H.D.; Kabelac, S.: Thermodynamik. Springer.
- Böckh, P. v; Wetzel, T.: Wärmeübertragung. Grundlagen und Praxis. Springer.
- Herwig, H.; Moschallski, A.: Wärmeübertragung. Springer Vieweg.
- VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (Hrsg.): VDI-Wärmeatlas. Springer.
- Cengel, Y.A.; Boles, M.A.: Thermodynamics. An Engineering Approach. Mc Graw Hill.
- National Institute of Standards and Technology: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties – REFPROP. User’s Guide.
- Böswirth, Bschorer: Technische Strömungsmechanik, Vieweg+Teubner.
- Böckh: Fluidmechanik, Vieweg+Teubner Hakenesch: Strömungsmechanik für Dummies, WILEY.