Thermodynamik / Fluidmechanik

Institut für Management und Technik

Version 5.0 vom 13.11.2019

75B0190

Thermodynamics / Fluid Mechanics

Allgemeiner Maschinenbau (B.Sc.)

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W?rmeenergie und Energieumwandlungen spielen bei den meisten technischen Prozessen eine wichtige Rolle und werden durch die Thermodynamik beschrieben. In dieser Lehrveranstaltung werden die wichtigsten Begriffe und Lehrs?tze der Thermodynamik vorgestellt und ihre Anwendung zur Beschreibung technischer Prozesse praxisorientiert erl?utert. Dazu geh?rt die Diskussion verschiedener Kreisprozesse.

In offenen thermodynamischen Systemen, aber auch allgemein in Naturwissenschaft und Technik ist die Fluidmechanik von gro?er Bedeutung. Vielf?ltige Anwendungen finden sich im Fahrzeug-, Flugzeug- und Schiffbau und Bauwesen, aber auch in der Verfahrenstechnik und Energietechnik. Vermittelt werden die Grundlagen der Fluidmechanik und deren Anwendung zur L?sung str?mungstechnischer Probleme aus der Praxis.

• A) Thermodynamik
• 1. GrundlagenThermodynamisches System und SystemgrenzenThermische Zustandsgr??enThermische Zustandsgleichungen und ZustandsdiagrammeIdeales und reales GasNullter Hauptsatz
• 2. Energiebilanzen – Erster HauptsatzEnergien eines SystemsInnere Energie und W?rmeVolumen?nderungsarbeitEnthalpie
• 3. Zustands?nderungen des idealen GasesIsothermen, Isobaren, Isochoren, Isentropen
• 4. Energieumwandlungen – Zweiter HauptsatzEntropie und ihre BerechnungReversible und irreversible ProzesseTemperatur-Entropie-Diagramm
• 6. Thermodynamische KreisprozesseThermischer WirkungsgradCarnot-ProzessIdeale Vergleichsprozesse
• 7. Zwei-Phasen-Systeme reiner Stoffe
• 8. W?rmeübertragung
  
  B) Fluidmechanik
• 1. Fluide und ihre Eigenschaften
• 2. HydrostatikHydrostatische GrundgleichungVerbundene Gef??e und hydraulische PresseDruckkr?fte auf Begrenzungsfl?chenStatischer Auftrieb
• 3. Grundlagen der FluiddynamikGrundbegriffeBewegungsgleichung für das FluidelementErhaltungss?tze der station?ren Stromfadentheorie: Kontinuit?tsgleichung, Impulssatz, Impulsmomentensatz (Drallsatz) und Energiesatz für inkompressible Fluide
• 4. Anwendungen zur station?ren Str?mung inkompressibler FluideLaminare und turbulente Rohrstr?mung Druckverluste in Rohrleitungselementen
• 5. Station?re Umstr?mung von K?rpern (Fluid inkompressibel)

Wissensverbreiterung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, ...
... haben einen ?berblick über die wichtigsten thermodynamischen Gr??en, ihre Zusammenh?nge und Gesetzm??igkeiten.
... k?nnen die Haupts?tze zur qualitativen und quantitativen Beschreibung von thermodynamischen Prozessen anwenden.
... kennen die Arbeitsweise von W?rmekraftmaschinen und die zugeh?rigen idealen Vergleichsprozesse.
... kennen die Grundlagen der Hydrostatik und Fluiddynamik
... k?nnen die Druck-Verteilung in ruhenden Fluiden bestimmen.
... für eindimensionale Str?mung die Kontinuit?ts-, Energie- und (Dreh-) Impuls-Gleichung anwenden
... k?nnen str?mungstechnische Fragestellungen von Anlagen, Maschinen und Fahrzeugen kompetent analysieren.
Wissensvertiefung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, ...
... k?nnen Kenngr??en konkreter thermodynamischer Prozesse berechnen
... k?nnen Prozesse anhand von Vergleichsprozessen beurteilen.
... verstehen die Bedeutung der Stromfadentheorie für eindimensionale Str?mungen
... wenden die wichtigsten Berechnungsvorschriften an.

K?nnen - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, nutzen Verfahren und Methoden, die bei Standardproblemen oder ausgew?hlten Problemen der Thermodynamik und Fluidmechanik eingesetzt werden.
K?nnen - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, haben gelernt, die erworbenen Kenntnis auf konkrete Aufgabenstellungen im Team anzuwenden und zu pr?sentieren.
K?nnen - systemische Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, k?nnen thermodynamische und str?mungsmechanische Berechnungen durchführen, die in weiterführenden Modulen wie Maschinenelemente oder Konstruktionstechnik verwendet werden.

Vorlesung mit integrierten ?bungen

Grundlagen der Physik und Mathematik

Umbreit, Michael

Umbreit, Michael

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• zur Thermodynamik:
• 1. Baehr, H. D.: Thermodynamik: Grundlagen und technische Anwendungen. Springer
• 2. Baehr, H. D.; Stephan, K.: W?rme- und Stoffübertragung. Springer
• 3. Geller, W.: Thermodynamik für Maschinenbauer. Springer
• 4. Hahne, E.: Technische Thermodynamik: Einführung und Anwendung. Oldenbourg
• 5. Langeheinecke, K. (Hrsg.); Jany, P.; Thieleke, G.: Thermodynamik für Ingenieure. Springer Vieweg
  
  zur Fluidmechanik:
• 1. Bohl, W.: Technische Str?mungslehre. Vogel
• 2. B?swirth, L.: Technische Str?mungslehre. Springer Vieweg
• 3. Schade, H.; Kunz, E.: Str?mungslehre. De Gruyter
• 4. Siekmann, H.E.: Str?mungslehre für den Maschinenbau. Springer
• 5. Zierep, J.: Grundzüge der Str?mungslehre. Springer

• Klausur 2-stündig
• Projektbericht
• Experimentelle Arbeit

1 Semester

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