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Fluidmechanik und Wärmetransport

Modulbezeichnung: Fluidmechanik und Wärmetransport
Studiengang: Maschinenbau/Prozesstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2013
Code: MAB.3.3.FUW
SWS/Lehrform: 4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: 3
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur
Zuordnung zum Curriculum:
MAB.3.3.FUW Maschinenbau/Prozesstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2013, 3. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
MAB.1.5.PYS Physik
MAB.2.1.MAT2 Ingenieurmathematik II


[letzte Änderung 16.06.2016]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
MAB.4.2.2.8 Einführung in CFD
MAB.4.3.FKS Angewandte Fluidmechanik, Kolben- und Strömungsmaschinen


[letzte Änderung 09.09.2016]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Marco Günther
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. Christian Gierend
Prof. Dr. Marco Günther


[letzte Änderung 16.06.2016]
Lernziele:
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.
 
Wärmetransport:
Mechanismen des Wärmetransports verstehen und erläutern können, stationäre und quasi-stationäre Aufgabenstellungen erläutern und berechnen können, einfache Wärmeübertrager berechnen können.

[letzte Änderung 09.12.2010]
Inhalt:
Fluidmechanik
Fluidstatik:
Grundbegriffe: Dichte, Druck, Temperatur,
Hydrostatik: Statischer und thermischer Auftrieb
Grundlagen der Fluiddynamik:
Grundbegriffe: Viskosität, Stromlinie, Stromröhre, Stromfaden, Strömungsmechanische Ähnlichkeit und Kennzahlen, Bewegungsgleichung für ein Fluidelement längs und normal zu einer Stromlinie, Erhaltungssätze der stationären Stromfadentheorie: Massenerhaltung, 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, 2D-Differentialgleichungen, Begriffe der Grenzschichtströmung
 
Wärmetransport:
Fouriersche Gesetze der Wärmeleitung, Wärmeleitfähigkeit von Fluiden und Feststoffen, Wärmeübergangskoeffizient.
 
Stationäre Aufgabenstellungen:
        Wärmdurchgang durch ebene, zylindrische und kugelförmige Wände (PÉCLET- Gln.)
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 Konvektion: 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 09.12.2010]
Lehrmethoden/Medien:
Fluidmechanik:
Vorlesung 2 SWS, Übungen 0.5 SWS;
Handouts, Beispiele mit Diskussion, Übungsaufgaben
 
Wärmetransport:
Vorlesung 2 SWS, Übungen 0.5 SWS;
Leitfaden zur Vorlesung, Übungsaufgaben zur Vorlesung, Formelsammlung

[letzte Änderung 09.12.2010]
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 09.12.2010]
[Wed May 22 05:52:33 CEST 2019, CKEY=mfuw, BKEY=m, CID=MAB.3.3.FUW, LANGUAGE=de, DATE=22.05.2019]