Modulhandbuch

Transportphänomene

Empf. Vorkenntnisse

Physik, Chemie und Thermodynamik

Lehrform Vorlesung
Lernziele

Strömende Gase und Flüssigkeiten bilden die Grundlage unzähliger Verfahren in der Energietechnik, in chemischen und biotechnischen Prozessen, in der Rohstoff-, der Lebensmittel-, der pharmazeutischen u.a. Industrien. Die Strömungsmechanik befasst sich als Teilgebiet der Mechanik mit Zuständen und Bewegungsvorgängen von Fluiden, also kompressibler Gase und nahezu imkompressibler Flüssigkeiten, aufgrund der auf sie wirkenden Kräfte, z.B. aufgrund von Gewichts-, Zentrifugal-, Druck- und Reibungskräften.

Das Verstehen der Grundsätze der Strömungsmechanik ist daher für Ingenieure der Verfahrenstechnik unerlässlich. Die Studierenden werden befähigt, diese Kenntnisse bei der Auslegung von Apparaten und der Planung von Prozessen einzusetzen. Dazu kommen allgemeine Vorgehensweisen in den Ingenieurwissenschaften, dargestellt an speziellen strömungstechnischen Aufgabenstellungen, wie die Bedeutung von und das Arbeiten mit dimensionslosen Kennzahlen, und das verantwortliche Arbeiten in Gruppen.

Wärme- und Stofftransport:

Der Wärme- und Stofftransport bildet eine wichtige Grundlage zur Auslegung und Beschreibung von verfahrenstechnischen Prozessen. Die Ziele der Vorlesung sind es, diese Grundlagen zu erarbeiten, bestehende Prozesse analysieren und verstehen zu können sowie neue Prozesse auslegen zu können. Die Schwerpunkte der Vorlesung sind im Einzelnen:

Herleiten von Ähnlichkeitsbeziehungen, Dimensionslose Kennzahlen Grundlagen der Wärmeleitung, Berechnen von Wärmeströmen durch mehrschichtiges Rohr, Berechnen von Temperaturverläufen im Wärmetauscher, Auslegung von einfachen Wärmetauschern, Berechnen von Eindampfprozessen mit unterschiedlichster Wärmeökonomie, Berechnen von Trocknungsprozessen, Trocknungsprozesse, einfache Adsorptionsprozesse, Vorschläge und Abschätzung von Energieoptimierungen, Exergiediagramme, Phasengleichgewichte, Destillation, Kombination und Anordnung mehrerer Unit Operation

 

 

Dauer 1 Semester
SWS 8.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:120 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:240 h
Leistungspunkte und Noten

Die Modulnote ergibt sich aus der fachübergreifenden Klausur K 120.

ECTS 8.0
Modulverantw.

Prof. Dr.-Ing. habil. Reiner Staudt

Empf. Semester 4
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Bachelor VT - Hauptstudium

Veranstaltungen Technische Strömungslehre
Art Vorlesung
Nr. M+V285
SWS 4.0
Lerninhalt

Der reine Frontalunterricht mit Tafelanschrieb wird aufgelockert z.B. durch Klärung von Zwischenfragen in
Diskussionsform, soweit wie möglich, sowie durch Beispielrechnungen und Saaldemonstrationen. Um die Ablenkung der Studierenden durch rein manuelles Kopieren von Tafelanschrieben in Grenzen zu halten, steht ein Umdruck mit allen wichtigen Abbildungen, jedoch ohne Text zur Verfügung. Die Vorlesungsinhalte werden durch Übungen in kleinen Gruppen vertieft. Zusätzlich wird den Studierenden die Möglichkeit zu freiwilligen, korrigierten Hausaufgaben angeboten. Ein studentisches Tutorium ist angestrebt.

A) Grundlagen: Dichte und Viskosität von Fluiden, Fluidstatik, Kapillarkräfte.
B) Fluidkinematik: Stromlinien, Staupunkt, Kontinuitätsgleichung, Strömungspotentiale.
C) Strömung idealer Flüssigkeiten: Navier-Stokes-, Euler-, Bernoulli-Gleichung, Körperwirbel und Potentialwirbel, Impulssatz.
D) Fluidkinetik: Ähnlichkeitsbetrachtungen, Reynolds-Zahl,laminare und turbulente Strömungen, Grenzschichttheorie.
E) verlustbehaftete Strömungen
F) Einführung in die Gasdynamik: Euler-Gleichung, Lavaldüse, Schallgeschwindigkeit.

Literatur

- Grundzüge der Strömungslehre, Zierep J., Bühler K., Teubner Verlag, Wiesbaden, 2008 

- Strömungsmechanik, J.Zierep, K.Bühler, Springer Verlag, 1991.

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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