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Maschinen- und EnergieanlagentechnikThemen der VL

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Energie-, Impuls- und Stofftransport I

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Die Lehrveranstaltung Energie-, Impuls- und Stofftransport I (EIS I) vermittelt Grundlagen im Gebiet der Wärme- und Stoffübertragung. EIS II behandelt vor allem den Impulsaustausch also Strömungsmechanik (Näheres zu EIS II ist beim Fachgebiet Verfahrenstechnik zu finden). Die genauen Lerninhalte von EIS I sind weiter unten gelistet.

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Vermittelte Grundfertigkeiten sind neben reinem Faktenwissen die analytische Durchdringung von Wärme- und Stoffübertragungsproblemen und dabei die Anwendung erlernter Berechnungsmethoden auf neue reale Probleme. Der Bilanzierung von Energie und Materie kommt dabei eine herausragende Rolle zu. Damit verbunden sind zu erlernende mathematische Fertigkeiten, wie das Lösen von Differentialgleichungen.

Die Themen

1. Einführung und Überblick

1.1.Einführung

1.2.Basisgrößen und Dimensionen

1.3.Integrale Bilanzierung

2. Grundbegriffe und Mechanismen

2.1. Molekularer Transport

2.1.1. Wärmeleitung

2.1.1.1. Fourier'sches Gesetz

2.1.1.2. Spezialfälle

2.1.2. Diffusion

2.1.2.1. Fick'sches Gesetz

2.1.2.2. Bezugssysteme

2.1.2.3. Einseitige Diffusion

2.2. Konvektiver Transport

2.2.1. Freie und Erzwungene Konvektion

2.2.2. Wärmeübergang

2.2.3. Stoffübergang

2.3.Wärme- und Stoffdurchgang

2.3.1. Ebene Wände

2.3.2. Das Widerstandsmodell

2.3.3. Zylindrische Wände

2.3.4. Stoffdurchgang

2.4.Wärmetransport durch Strahlung

3. Bauformen und Berechnung von Wärmeübertragern

3.1.Der Doppelrohrwärmeübertrager

3.2.Bauformen

3.3.Die logarithmisch gemittelte Temperaturdifferenz

3.4.Kennfelder

4. Wärmeleitung und Diffusion

4.1.Die dreidimensionalen Differentialgleichungen

4.1.1. Die Grundgleichungen

4.1.2. Spezialfälle

4.1.2.1. konstante Stoffwerte

4.1.2.2. Diffusion in Poren

4.1.2.3. Senken und Quellen

4.1.3. Rand- und Anfangsbedingungen

4.1.4. Ent-Dimensionierung

4.2.Stationäre Systeme

4.2.1. Einführung

4.2.2. Hochsymmetrische Geometrien

4.2.3. Diffusion mit chemischer Reaktion erster Ordnung

4.2.4. Rippen und Spitzen

4.3.Instationäre Systeme

4.3.1. Laplace-Transformation

4.3.2. Der einseitig unendliche Körper

4.3.3. Das Zungenproblem

4.3.4. Hochsymmetrische Geometrien

4.3.5. Phasenwechsel

5. Wärmestrahlung

5.1.Strahlungsgrößen

5.2.Strahlungsaustausch

5.3.Anwendungen

 

DGL Differentialgleichungen

DGL 1 Einführung

DGL 1.1 Definitionen

DGL 1.2 Satz von Taylor

DGL 1.3 Differentielle Bilanzierung

DGL 2 Gewöhnliche Differentialgleichungen 1. Ordnung

DGL 2.1 Getrennte Variable

DGL 2.2 Lineare DGL 1. Ordnung

DGL 2.3 Exakte DGL

DGL 3 Gewöhnliche homogene Differentialgleichungen höherer Ordnung

DGL 3.1 Reduktion der Ordnung

DGL 3.2 Konstante Koeffizienten

DGL 3.3 Zweiter Ordnung

DGL 4 Die Laplace-Transformation

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