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Fluidmechanik, Wärme- u. Stoffübertragung

Modulbezeichnung: Fluidmechanik, Wärme- u. Stoffübertragung
Studiengang: Erneuerbare Energien/Energiesystemtechnik, Bachelor, ASPO 01.04.2015
Code: EE307
SWS/Lehrform: 5V+1U (6 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 7
Studiensemester: 3
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Erforderliche Studienleistungen (gemäß ASPO):
keine
Prüfungsart:
Klausur
Zuordnung zum Curriculum:
EE307 Erneuerbare Energien/Energiesystemtechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012, 3. Semester, Pflichtfach
EE307 Erneuerbare Energien/Energiesystemtechnik, Bachelor, ASPO 01.04.2015, 3. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 90 Veranstaltungsstunden (= 67.5 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 7 Creditpoints 210 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 142.5 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
EE101 Ingenieurmathematik I
EE201 Ingenieurmathematik II
EE206 Thermodynamik


[letzte Änderung 16.07.2015]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
EE-K2-510 Einführung in die Simulation von Windturbinen und deren Komponenten
EE-K2-512 Einführung in CFD
EE-K2-514 Einführung in die Vernetzung mit ICEM I
EE-K2-547 Experimentelle Leistungscharakterisierung solarthermischer Anlagen
EE-K2-549 Grundlagen der numerischen Strömungsmechanik (CFD)
EE405 Prozesstechnik
EE406 Thermische Energiesysteme
EE503 Energiespeicher
EE506 Windenergie und Photovoltaik
EE507 Kraftwerkstechnik
EE604 Projektarbeit
EE605 Planung und Betrieb dezentraler Energiesysteme
EE608 Energieeffizienz und Nachhaltigkeit


[letzte Änderung 13.03.2019]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Marco Günther
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. Christian Gierend
Prof. Dr. Marco Günther


[letzte Änderung 16.07.2015]
Lernziele:
Die Studierenden sind in der Lage:
- den Unterschied zwischen der technischen Mechanik fester Körper zur Mechanik der Fluide zu erklären
- die Grundgleichungen der Strömungsmechanik zu benennen
- fluiddynamische Vorgänge und deren Auswirkungen unter Berücksichtigung der Einflussgrößen einzuordnen und zu berechnen
   
Wärmeübertragung:
- Mechanismen des Wärmetransports zu beschreiben
- stationäre und quasi-stationäre Wärmetransportprobleme zu erläutern und zu berechnen
- Analogie von Wärmetransport einzuordnen
 
 
 
Fluidmechanik:
Im Rahmen dieser Vorlesung wird der Übergang von der technischen Mechanik der festen Körper zur Mechanik der Fluide erklärt. Als Lernziel wird das Verstehen von  fluiddynamischen Methoden, wie sie u. a. in Verbindung mit thermofluiddynamischen Aufgabenstellungen in den technischen Lehrveranstaltungen und in der Ingenieur-Praxis benutzt werden, verfolgt. Durch Übungen werden die Studenten in die Lage versetzt, fluiddynamische Vorgänge und deren Auswirkungen unter Berücksichtigung der Einflußgrößen einzuordnen und ingenieurmäßig zu berechnen.
 


[letzte Änderung 16.07.2015]
Inhalt:
Fluidmechanik
Fluidstatik:
Grundbegriffe: Dichte, Druck, Temperatur
Hydrostatik: Statischer und thermischer Auftrieb
Grundlagen der Fluiddynamik:
Grundbegriffe, Viskosität, Stromlinie, Stromröhre, Stromfaden, Strömungsmechanische Ähnlichkeit und Kennzahlen, Bewegungsgleichungen für Fluidelemente, Erhaltungssätze der stationären Stromfadentheorie: Massenerhaltung, Impulssatz, Energiesatz, reibungsfreie Strömungsprozesse
Reibungsbehaftete Strömungsprozesse: stationäre Rohrströmung(inkompressible Fluide), laminare Rohrströmung (Hagen-Poiseuille-Gesetz), turbulente Rohrströmung
Grundlagen der Thermofluiddynamik: Kennzahlen (Reynolds-,Prandtl-, Pécletzahl), Bilanzgleichungen für Masse, Impuls und Energie, Differentialgleichungen, Begriffe der Grenzschichtströmung
 
Wärmetransport
Fouriersche Gesetze der Wärmeleitung, Wärmeleitfähigkeit von Fluiden und Feststoffen, Wärmeübergangskoeffizient.
 
Stationäre Aufgabenstellungen:
   Wärmedurchgang durch ebene, zylindrische und
kugelförmige Wände (PÈCLET-Gin.)
Quasi-eindimensionale und quasi-stationäre Problemstellungen:
   Abkühlung von strömenden Fluiden in Rohrleitungen
   Abkühlung eines Fluids in einem kugelförmigen Speicher
   Abkühlung eines durchlaufenden Drahts in einem
Flüssigkeitsbad
   Rippen (berippte Wände, Rippenrohre)
Ähnlichkeitstheorie: Dimensionslose Kennzahlen (Nu, Re, Pr, Gr etc.)
Wärmeübergang in einphasigen Medien
   erzwungene Konvektion: Kanalströmungen, Körper im Querstrom, Rohrbündel
   freie Konvekiton: Ebene Wand, horizontaler Zylinder
Einfache Wärmeübertrager
   Rekuperatoren, Regeneratoren: Gleichstrom, Gegenstrom, Kreuzstrom
Wärmetransport durch Strahlung
PLANCKsches Strahlungsgesetz, LAMBERTsches Cosinusgesetz, STEFAN-BOLTZMANN-Gesetz, KIRCHHOFFsches Gesetz, Strahlungsaustausch zwischen parallelen Wänden, Strahlungsschirme, Strahlungsaustausch von sich umschließenden Flächen.


[letzte Änderung 24.07.2013]
Lehrmethoden/Medien:
Fluidmechanik:
Vorlesung 2 SWS, Übungen 0,5 SWS;
Handouts, Beispiele mit Diskussion, Übungsaufgaben
 
Wärmetranssport:
Vorlesung 2 SWS, Übungen 0,5 SWS;
Leitfaden zur Vorlesung, Übungsaufgaben zur Vorlesung
Formelsammlung

[letzte Änderung 11.04.2011]
Literatur:
Fluidmechanik:
Bohl W.: Tech. Strömungslehre; v. Böckh P.: Fluidmechanik; Kümmel W.: Technische Strömungsmechanik; Polifke W., Kopitz J.: Wärmeübertragung
 
Wärmetransport:
v. Böckh, P.: Wärmeübertragung; Baehr, H.D., Stephan K.: Wärme- und Stoffübertragung; Elsner, N.; Dittmann A.: Grundlagen der Technischen Thermodynamik II, Wärmeübertragung, VDI Wärmeatlas; Energietechn. Arbeitsmappe; Rohsenow, W.M. et al.: Handbook of Heat Transfer Vol. I u. II

[letzte Änderung 24.07.2013]
[Fri Sep 20 07:22:44 CEST 2019, CKEY=efa, BKEY=ee2, CID=EE307, LANGUAGE=de, DATE=20.09.2019]