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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:
  1. Systematisierung der physikalischen Größen, extensive und intensive Zustandsgrößen, Ratengrößen, Einführung des Systembegriffes, transiente und stationäre Problemstellungen, Objektivitätsbegriff
  1. 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
  1. Zustandsgleichungen für die Modellstoffe: ideales Gas, inkompressible Flüssigkeiten, linear- thermoelastischer Festkörper, Nassdampf
  1. Elementare Zustandsänderungen des idealen Gases, technische und natürliche Anwendungen: Kompressor, Druckluftspeicher, Kamin
  1. Theorie feuchter Luft und technische Anwendungen
  1. 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
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