Energiesystemtechnik bis SoSe 2021

Fakultät EMI

Modulhandbuch

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Modulhandbuch Version 20172 als PDF

Modulhandbuch Energiesystemtechnik 20172 Teil 1

Modulhandbuch Energiesystemtechnik 20172 Teil 1

Wärme- und Stoffübertragung in der Energietechnik

Empfohlene Vorkenntnisse

Gute Kenntnisse der Physik, Chemie und Strömungslehre.
Erfolgreicher Abschluß der Grundlagenvorlesung Technische Thermodynamik I.

Mathematik, Physik, Konstruktionsverständnis.
Lernziele / Kompetenzen

Die grundlegenden Mechanismen der Wärme- und Stoffübertragung werden vermittelt. Die Studierenden lernen die Dimensionsanalyse kennen und können damit Ähnlichkeitsbeziehungen herleiten, analysieren und anwenden. Die physikalischen Eigenschaften unterschiedlicher Wärmeübertragertypen können ausgelegt und berechnet werden. Die Temperaturverläufe, lokale und gemittelte Nusseltzahlen können ermittelt werden. Die Berechnung von Eindampfprozessen mit unterschiedlicher Wärmeökonomie sowie Trocknungsprozesse können von den Studierenden ausgeführt werden. Die vertieften thermodynamischen kenntnisse ermöglichen Vorschläge und Abschätzungen von Energieoptimierungen. Exergiediagramme energetischer Anlagen können erstellt und analysiert werden.

Die Lehrveranstaltung vermittelt die vertiefenden Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten der Thermodynamik. Mit dem erfolgreichen Abschluß sind Kenntnisse der Thermodynamik zur Analyse energietechnischer Prozesse, zur Konzeption und zum Betrieb energietechnischer Anlagen vorhanden. Die Optimierung des Betriebes von Anlagen der Energietechnik kann von den Studierenden durchgeführt werden.

Die Studierenden beherrschen die grundlegenden Konzepte der Wärme- und Stoffübertragung, speziell
- Bilanzgleichungen für die Massen- und Energieströme
- die Bedeutung und Anwendung der Wärme- und Stoffübertragung in der Energietechnik
- Zweck und Gültigkeitsgrenzen von Idealisierungen.
Sie können damit Problemstellungen beurteilen und bearbeiten.
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 180
ECTS 6.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Die Vorlesung Wärme- und Stoffübertragung wird mit einer Klausur K90 und die Vorlesung Thechnische
Thermodynamik mit einer Klausur K60 geprüft. Die Gesamtnote ergibt sich aus einer Gewichtung der Einzelnoten entsprechend dem Zeitaufwand mit 2/3 der K90 und 1/3 der K60 Klausur.
Leistungspunkte Noten

gemäß Studien- und Prüfunsordnung
Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Richard Zahoransky
Haeufigkeit -
Veranstaltungen

Technische Thermodynamik in der Energietechnik

Art Vorlesung
Nr. M+V273
SWS 4.0
Lerninhalt

Thermodynamische Bilanzierung von Energieumwandlungsprozessen

  • Energiebilanzen und Energieumwandlungsketten
  • Entropie und Exergie (ausgewählte Aspekte)
  • Optimierung von Energieumwandlungsprozessen
  • Ansätze für die thermodynamische Optimierung von Energieverbundsystemen

Thermodynamik der Gemische für Anwendungen in der Energietechnik

  • Mischung idealer und realer Gase (Vertiefung)
  • Luft-Wasserdampf-Gemische/feuchte Luft (Vertiefung)
  • Binäre zweiphasige Gemische

Kreisprozesse mit Dämpfen für Anwendungen in der Energietechnik (Vertiefung)

  • Dampfkraftanlagen: Dampferzeugung/Clausius-Rankine-Prozess
  • Kaltdampfprozess: Wärmepumpe/Kältemaschine

Verbrennungsprozesse (als Beispiel für die Thermodynamik der chemischen Reaktionen)

  • feste/flüssige/gasförmige Brennstoffe
  • Luftbedarf/Rauchgaszusammensetzung/Abgasanalyse
  • Verbrennungs- und Flammentemperatur/Energiebilanz
  • Irreversibilität der Verbrennung
Literatur

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung

Technische Thermodynamik, E. Hahne (Oldenbourg, 2010)

Weiterführende Literatur (kleine Auswahl, aus der Hochschulbibliothek):

  • Fundamentals of Engineering Thermodynamics, M. Moran, H. Shapiro (Wiley, 2008)
  • Thermodynamik, Band 1, Einstoffsysteme, K. Stephan, F. Mayinger (Springer, 2010)
  • Thermodynamik, Band 2, Mehrstoffsysteme und chemische Reaktion, K. Stephan, F. Mayinger (Springer, 1992)
  • Energietechnik, R. Zahoransky (Vieweg+Teubner, 2009)
  • Einführung in die Thermodynamik, G. Cerbe, H.-J. Hoffmann (Carl Hanser Verlag, 1996)
  • Thermodynamik, H. D. Baehr (Springer Verlag, 1984)
  • Thermodynamik im Klartext, D. Dunn (Pearson, 2004)
  • Keine Panik vor Thermodynamik!, D. Labuhn, O. Romberg (Vieweg+Teubner, 2011)

Wärme- und Stofftransport

Art Vorlesung
Nr. M+V437
SWS 4.0
Lerninhalt

Wärme- und Stofftransport findet in praktisch allen Energiewandlern statt und ist damit wichtige Grundlage für die Energiesystemtechnik. In der Veranstaltung werden die grundlegenden Transportmechanismen sowie deren mathematische und anschauliche Beschreibungen eingeführt.Die Vertiefung erfolgt in vorlesungsbegleitenden Übungen anhand Beispielen aus der Energiesystemtechnik.

Inhalt:

  • Einleitung und Grundlagen: Erhaltungsgrößen und Erhaltungsgleichungen, mathematische Werkzeuge, dimensionslose Kennzahlen
  • Wärmetransport: Erhaltungsgleichungen, Wärmeleitung, Wärmekonvektion, Wärmestrahlung, Wärmequellen
  • Stofftransport: Diffusion, Konvektion, Navier-Stokes-Gleichungen
  • Wärme- und Stoffübertragung: Konvektiver Wärmeübergang, Wärmedurchgang, Wärmeübertrager
  • Ausblick: computergestützter Wärme- und Stofftransport
  • Übungen
Literatur
  • Skript zur Vorlesung

 
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