Bachelor: Digital Engineering

415 - Thermodynamik & Fluidmechanik

Empfohlene Vorkenntnisse 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.