Thermische Prozesstechnik/ Wärmetechnik
Masterstudiengänge
Umwelt- und Energieprozesstechnik, Sicherheit und Gefahrenabwehr
Ziele des Moduls (Kompetenzen)
Die Studierenden können die Erwärmungs- und die Abkühlungsvorgänge fester Körper wie Metalle, Keramiken, Brennstoffe berechnen. Sie kennen den Mechanismus des Wärmeübergangs durch Strahlung. Sie wissen, wie durch Strahlungsschirme und Sekundärstrahlung der Wärmeübergang beeinflussen werden kann. Sie können die Verfahren zur Intensivkühlung mit Flüssigkeiten anwenden. Sie können gekoppelte Wärme- und Stofftransportvorgänge unter Verwendung von Gleichgewichtsbeziehungen berechnen. Sie sind damit in der Lage, Prozesse der Hochtemperaturverfahrenstechnik und der Energietechnik thermisch auszulegen.
Inhalt
- Wärmebehandlungsprozesse von Feststoffen, Anwendungsbeispiele, Herstellung von Keramik und Metallen, Temperaturverläufe, Fourier’sche Dgl. mit Grenzbedingungen
- Vereinfachte analytische Lösung für eindimensionale Wärmeleitung, dimensionslose Beschreibung, Beispiele, mehrdimensionale Wärmeleitung, Wärmetransport in halbunendlichen Körpern und bei kurzen Zeiten, Kontakttemperatur
- Wärmeübertragung durch Strahlung, Mechanismus, Intensitäten, Emissionsgrade für feste, flüssige und gasförmige Stoffe, Staub- und Rußstrahlung
- Einstrahlzahlen, Strahlungsaustausch, Strahlungsschirm, Treibhauseffekt, Sekundärstrahlung
- Erstarrungs- und Schmelzvorgänge
- Intensivkühlvorgänge, Tauch-, Film- und Spritzkühlung, Einfluss von Flüssigkeiten, kritische Wärmestromdichten, Leidenfrostproblematik
- Gekoppelte Wärme- und Stofftransportvorgänge, Gleichgewichtsbedingungen an Phasengrenzen, Beispiel Kohlenstoffverbrennung, Kalksteinzersetzung
Lehrformen
Vorlesung mit Übung und Experimenten
Voraussetzung für die Teilnahme
Thermodynamik, Wärme- und Stoffübertragung, Strömungstechnik, Physikalische Chemie
Arbeitsaufwand
- 3 SWS / 4 SWS
- Präsenzzeit: 42 Stunden
- Selbststudium 100 Stunden
Leistungsnachweise/Prüfung/Credits
mündlich, 5 CP
Modulverantwortlicher
Prof. Dr.-Ing. E. Specht
Literaturhinweise
- E. Specht: Wärme- und Stoffübertragung in der Thermoprozesstechnik, Vulkan-Verlag.
- Stefan; Baehr: Wärmeübertragung
