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.