Modulbeschreibung
Thermo- und Fluiddynamik 1 (M-I)
Kurzzeichen:
M_TFD1MI
Unterrichtssprache:
Deutsch
ECTS-Credits:
4
Leitidee:
Die Studierenden können
- die Grundbegriffe der Thermo-/Fluiddynamik und Wärmeübertragung erklären (System, Zustandsänderung, Prozess, Wärmeübertragungsmechanismen)
- die grundlegenden Prinzipien der Thermo-/Fluiddynamik erklären (Erhaltungsgleichung Masse, Energie, Impuls, 2. Hauptsatz der Thermodynamik)
- die grundlegenden Prinzipien zur Berechnung von eindimensionalen Strömungen anwenden
- energetische Vorgänge in fluiden Systemen analysieren und berechnen
- realen Effekte (Reibung, Turbulenz, Grenzschicht und Ablösung) beschreiben und in Berechnungen berücksichtigen
Modulverantwortung:
Prof. Wemhöner Carsten
Standort (angeboten):
Rapperswil-Jona
Modultyp:
Wahlpflicht-Modul für Maschinentechnik STD_05(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Maschinentechnik (M-mt)
Wahlpflicht-Modul für Maschinentechnik-Innovation STD_10(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Fachstudium Maschinentechnik-Innovation (M-fs)
Wahl-Modul für Automation und Robotik STD_10 (PF)
Wahl-Modul für Betrieb- und Instandhaltung STD_10 (PF)
Wahl-Modul für Kunststofftechnik STD_10 (PF)
Wahl-Modul für Maschinenbau-Informatik STD_10 (PF)
Wahl-Modul für Produktentwicklung STD_10 (PF)
Wahl-Modul für Simulationstechnik STD_10 (PF)
Wahlpflicht-Modul für Maschinentechnik-Innovation STD_14(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Fachstudium Maschinentechnik-Innovation (M-fs)
Wahl-Modul für Automation und Robotik STD_14 (PF)
Wahl-Modul für Betrieb- und Instandhaltung STD_14 (PF)
Wahl-Modul für Kunststofftechnik STD_14 (PF)
Wahl-Modul für Maschinenbau-Informatik STD_14 (PF)
Wahl-Modul für Produktentwicklung STD_14 (PF)
Wahl-Modul für Simulationstechnik STD_14 (PF)
Wahlpflicht-Modul für Maschinentechnik-Innovation STD_21(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Fachstudium Maschinentechnik-Innovation (M-fs)
Wahl-Modul für Automation und Robotik STD_21 (PF)
Wahl-Modul für Betrieb- und Instandhaltung STD_21 (PF)
Wahl-Modul für Digitalisierung STD_21 (PF)
Wahl-Modul für Kunststofftechnik STD_21 (PF)
Wahl-Modul für Produktentwicklung STD_21 (PF)
Wahl-Modul für Simulationstechnik STD_21 (PF)
Wahlpflicht-Modul für Maschinentechnik-Innovation STD_23(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Fachstudium Maschinentechnik-Innovation (M-fs)
Wahl-Modul für Simulationstechnik STD_24 (PF)
Modulbewertung:
Note von 1 - 6
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Schriftliche Prüfung, 120 Minuten
Gewichtung:
Bemerkungen:
open book-Prüfung
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
- Die Studierenden können Energiebilanzen an technischen Apparaten und Maschinen aufstellen und berechnen
- Die Studierenden können für fluiddynamische Systeme Systemzustände und Reibungsverluste berechnen
- Die Studierenden können anhand von Nusselt-Gesetzen Wärmedurchgangskoeffizienten berechnen und mit Hilfe von NTU-P1-P2-Diagrammen Wärmetauscher auslegen
- Die Studierenden können die thermodynamischen Grundlagen auf technische Systeme anwenden
- die Studierenden können Problemstellung analysieren, die Randbedingungen und notwendigen Materialwerte auswerten und die Lösung anschaulich darstellen.
- Die Studierenden können die für die thermo-/fluiddynamische Aufgabenstellungen geeignete Lösungsmethode auswählen sowie Annahmen treffen und kritisch hinterfragen.
- Die Studierenden können die Problemstellung und Lösung gut strukturiert zusammenfassen und präsentieren
Modul- und Lerninhalt:
- 'System, Zustandsgrössen und Zustandsgleichungen, Materialkenngrössen, Gasgemische
- Anwendung der Energieerhaltung (1. Hauptsatz der Thermodynamik, Bernoulli-Gleichung) auf thermo- und fluiddynamische Systeme
- Reale Effekte: Reibung, Turbulenz, Grenzschicht und Ablösung, Kraftwirkung
- Reversible und irreversible Zustandsänderungen, Zustandsgrösse Entropie
- 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Gibbs'sche Hauptgleichung, Exergie und Anergie, Kreisprozessanalyse (Prozessgrössen Wärme und Arbeit, Wärmekraftmaschine, Carnot-Prozess)
- Mechanismen der Wärmeübertragung, Berechnung von Wärmeübergangs- und Wärmedurchgangskoeffizienten
- Berechnung und Dimensionierung von Wärmetauschern mit Hilfe von NTU-P1-P2-Diagrammen
Lehrmittel/-materialien:
Skript zur Vorlesung
weiterführende Literatur:
Thermodynamik: Cerbe G., Hoffmann H.-J.: Einführung in die Thermodynamik, 19. Auflage 2021, Carl Hanser Verlag München Wien ISBN: 978-3-446-46519-0
Fluiddynamik: Bohl W., Elmendorf W.: Technische Strömungslehre, 15. Auflage 2014, Vogel Verlag Würzburg ISBN 978-3-8343-3329-2