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Technische Thermodynamik
Modulbeschreibung:
gültig ab Immatrikulationsjahr 2012
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Robert Pietzsch
Qualifikationsziele:
- Die Technische Thermodynamik bildet die Voraussetzungen, natürliche und technische Prozesse, Maschinen und Apparate wissenschaftlich-physikalisch fundiert zu analysieren und zu bilanzieren
- Den Studierenden werden die thermodynamischen Begriffe (z.B. System, Entropie, Wärmekraftmaschine), die Klassifizierung der physikalischen Größen und die Übertragung beobachteter Naturgesetze in eine mathematische Formulierung (Bilanzgleichungen) vermittelt
- Die Studierenden sollen in der Lage sein, die thermodynamische Berechnung von Maschinen und Apparaten und von natürlichen Vorgängen zu verstehen und auf ähnliche Aufgabenstellungen anwenden zu können
- Die Kategorisierung von Prozessen und Maschinen in ideale, natürliche und unmögliche soll ihnen geläufig sein
- Die Handhabung von Zustandsdiagrammen soll ebenso sicher beherrscht werden, wie die thermophysikalische Beschreibung von drei Materialien (feuchte Luft, Wasser, elastische Metalle) mit objektiven Zustandsgleichungen
Inhalte:
- Systematisierung der physikalischen Größen, extensive und intensive Zustandsgrößen, Ratengrößen, Einführung des Systembegriffes, transiente und stationäre Problemstellungen, Objektivitätsbegriff
- Naturgesetze: thermodynamische Bilanzgleichungen
- Massenbilanz, Füllen und Entleeren von Systemen
- Energiebilanz, Energieformen, Wärme und Arbeit, erster Hauptsatz, Enthalpie, perpetuum mobile, stationäres offenes System: Wind- und Wasserkraftanlagen, Mischungstemperatur, instationäre Systeme: Badewanne, Wärmespeicher
- Entropiebilanz, Entropiebegriff, zweiter Hauptsatz, mathematische Beschreibung irreversibler Prozesse, perpetuum mobile 2.Art, Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen
- Zustandsgleichungen für die Modellstoffe: ideales Gas, inkompressible Flüssigkeiten, linear- thermoelastischer Festkörper, Nassdampf
- Elementare Zustandsänderungen des idealen Gases, technische und natürliche Anwendungen: Kompressor, Druckluftspeicher, Kamin
- Theorie feuchter Luft und technische Anwendungen
- Thermodynamische Kreisprozesse und thermomechanische Maschinen
- Carnotprozess und Stirlingmotor,
- Verbrennungskraftprozesse: Diesel-, Otto-,Jouleprozess
- Kaltgasmaschine, Kompressionskälteprozess
Lehrformen:
- Vorlesung (3 SWS)
- Seminarübung (1 SWS)
Vorkenntnisse:
- Mathematik Analysis, Algebra
- Physik
Verwendbarkeit: Maschinenbau (B.Eng.), Renewable Resources Engineering (B.Eng.)
Leistungsnachweis: schriftliche Prüfung, 120min
Angebot: jährlich im Sommersemester
Arbeitsaufwand: Präsenzzeit 60 h + Selbststudium 90 h = 150 h = 5 ECTS
Begleitunterlagen: Skriptum zur Vorlesung, Übungsaufgabenskript mit Lösungen
Literatur: Baehr, H.-D.;Kabelac, S.: Thermodynamik, Grundlagen und technische Anwendungen, Springer, Berlin, 2009
