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Fluidmechanik und Wärmetransport

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Fluidmechanik und Wärmetransport
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Maschinenbau/Prozesstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2013
Code: MAB.3.3.FUW
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P241-0147
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 3
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 09.12.2010]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MAB.3.3.FUW (P241-0147) Maschinenbau/Prozesstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2013 , 3. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
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.PHY 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.AFS Angewandte Fluidmechanik, Kolben- und Strömungsmaschinen


[letzte Änderung 11.06.2021]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Marco Günther
Dozent/innen:
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]
Weitere Lehrmethoden und 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]
 
[Thu Apr 25 19:15:28 CEST 2024, CKEY=mfuw, BKEY=m, CID=MAB.3.3.FUW, LANGUAGE=de, DATE=25.04.2024]