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Lehrveranstaltungen

Lehrveranstaltungen im aktuellen Semester:

Im Wintersemester 2022/23 finden aus dem Gesamtkatalog die hier aufgeführten Veranstaltungen statt. 

 


Liste aller Lehrveranstaltungen:

Neben den Grundlagenvorlesungen „Thermodynamik“ und „Wärme- und Stoffübertragung“ bietet das Institut für Thermodynamik wechselseitig im Sommer- und Wintersemester eine Vielzahl von Lehrveranstaltungen an.

Inhalte und Ansprechpersonen der Lehrveranstaltungen:

Thermodynamik

Thermodynamik (3VL/ 1Ü/ 1S) (Bachelor)

Ansprechperson: Herr Dipl.-Ing. Martin Buchholz

Inhalte:

  • Grundbegriffe der Thermodynamik
  • Bilanzen und Erhaltungssätze
  • Thermodynamische Relationen
  • Fundamentalgleichungen und Zustandsgleichungen
  • Grundlegende thermodynamische Zustandsänderungen und Prozesse
  • Gleichgewichtsbedingungen
  • Arbeitsvermögen und Exergie
  • Ideales Gas
  • Reale Stoffe
  • Thermodynamische Prozesse
  • Feuchte Luft
Thermodynamik der Gemische

Thermodynamik der Gemische (2VL/ 2Ü) (Master)

Ansprechperson: Frau Priv.-Doz. Dr.-Ing. Gabriele Raabe

Inhalt:

  • Einführung in die Thermodynamik der Gemische: Grundbegriffe, Gemische idealer Gase und Gas-Dampf-Gemische (Feuchte Luft)
  • Fundamental­gleichung von Gemischen und das chemische Potential
  • Der erste Hauptsatz für Systeme mit veränderlicher Stoffmenge
  • Zustandsgleichungen, Eulersche Gleichung und die Gleichung von Gibbs-Duhem
  • Gibbssche Phasenregel und Phasendiagramme
  • Thermodynamische Potentiale und Zustandsgrößen realer Gemische
  • Phasenzerfall und Phasengleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Berechnung von Phasen­gleichgewichten, Konsistenzkriterien, Differentialgleichungen der Phasen­grenz­kurven
  • Thermodynamik der chemischen Reaktionen, inkl. Verbrennung und Brennstoffzelle
Wärme- und Stoffübertragung

Wärme- und Stoffübertragung (2VL/ 2Ü/ 1S) (Bachelor)

Ansprechperson: Herr Dipl.-Ing. Martin Buchholz

Inhalt:

  • Wärmeübertrager
  • Eindimensionale stationäre Wärmeleitung
  • Mehrdimensionale instationäre Wärmeleitung
  • Konvektive Wärmeübertragung ohne Phasenwechsel
  • Konvektive Wärmeübertragung mit Phasenwechsel
  • Wärmestrahlung
  • Strahlung schwarzer Körper
  • Strahlungseigenschaften realer Körper
  • Strahlungsaustausch
  • Diffusion, konvektiver Stofftransport
Thermodynamics and Statistics

Thermodynamics and Statistics (2VL/ 2Ü) (Master)

Ansprechperson: M.Sc. Daniel Domin

Inhalt:

  • Classical Thermodynamics: Introduction, Historical Background and Goals
  • Basic Considerations: Thermodynamic Systems, Extensive and Intensive Properties and Process Variables
  • Balances and Conservation Laws: General Form of a Balance, Mass Balance, Mass Balance for Mixtures, Momentum Balance, Energy Balance and Entropy Balance
  • Thermodynamic Relations: the Euler Equation, the Gibbs-Duhem Relation, the Enthalpy, the Helmholtz Free Energy, the Gibbs Free Energy and Maxwell Relations
  • Fundamental Equations: Thermal and Caloric Equations of State, Entropy and Volume as Functions of p and T, Energy Relations as Functions of p and T
  • Heat and Work Interactions: Isobaric, Isochoric, and Isothermal Changes of State, Heat Capacity,  Adiabatic and Isentropic Change of State, Polytropic Change of State and the Carnot Cycle
  • Equilibrium Criteria: Phase Equilibria, Lowest-Energy Principle
  • Availability and Exergy: Exergy of Open Systems, Exergy of Closed Systems, Exergy of Heat and Lost Available Work
  • Ideal Gas: Thermal Equation of State, Caloric Equation of State and Heat Capacities, Changes of States of Ideal Gases
  • Real Substances: Basic Considerations, Properties of a Two-Phase Mixture, Phase Diagrams, Equations of State, Vapor-Liquid Equilibrium, Clausius-Clapeyron Relation, Gibbs Phase Rule, Joule-Thomson Effect, Speed of Sound and Changes of State
  • Statistical Thermodynamics: Foundations, Thermodynamic and Quantum States, Microstate, Macrostate, and Probability, Equilibrium Conditions, the Molecular Partition Function, a General Method of Approach and Statistics
  • Applications: Equipartition, Solids, Ideal Gas, Real Fluids
Objektorientierte Simulationsmethoden in der Thermo- und Fluiddynamik

Objektorientierte Simulationsmethoden in der Thermo- und Fluiddynamik (2VL/ 2Ü) (Master)

Ansprechperson: Herr M.Sc. Andreas Schulte

Inhalt:

  • Grundlagen der objektorientierten algorithmischen Formulierung hybrider Algebro-Differenzialgleichungssysteme (hybride ADGL-Systemen) und entsprechender  Lösungsverfahren zur Beschreibung thermischer und fluidtechnischer Systeme
  • Theorie, Implementierung und Anwendung nummerischer Lösungsverfahren und mathematischer Analysewerkzeuge; Einführung in Werkzeuge für den Regler-Entwurf
  • Aufbau einer Grafischen Oberfläche mit der Qt Bibliothek, sowie Einführung in weitere Bibliotheken
  • Praktische Beispiele: thermische Solaranlage, Postprocessing und FMI-Standard
  • Mit dem Abschlussprojekt und in der Abschlussprüfung zeigen die Teilnehmer, dass Sie eigenständig Modelle und Lösungsverfahren programmieren mit anschließendem Postprocessing umsetzen können
Molekulare Simulation

Molekulare Simulation (2VL/ 2Ü) (Master)

Ansprechperson: Frau Priv.-Doz. Dr.-Ing. Gabriele Raabe

Inhalt:

  • Grundlagen aus der statistischen Thermodynamik: Begriff des Ensembles, Zustands­summen, Zustandssumme des idealen Gases, Maxwell-Boltzmann-Geschwindig­keits­ver­teilung
  • Monte Carlo Simulation: Important Sampling, Simulation in verschiedenen Ensemblen, spezielle Algorithmen zur Simulation von Phasengleichgewichten, Biased Sampling 
  • Molekulardynamik: Finite Differenzen Methoden, Bestimmung von Stoffeigenschaften, Simulation in verschiedenen Ensembles, Thermostate und Barostate, Simulation von Molekülen
  • Modelle zur Beschreibung der Wechselwirkungsenergie: Arten der intra- und inter­molekularen Wechselwirkungen und ihre Modellierungsansätze, verschiedene Arten von Kraftfeldmodellen
  • Simulationstechniken: Initialisierung einer Simulation, periodische Randbedingungen, Nachbarlisten, Ewaldsumme, Übungen mit Simulationsprogrammen
Labor zur Vorlesung Molekulare Simulation

Labor zur Vorlesung Molekulare Simulation (2L) (Master)

Ansprechperson: Frau Priv.-Doz. Dr.-Ing. Gabriele Raabe

Inhalt:

Eigenständige Durchführung von Simulationen unter Verwendung von weit verbreiteten Simulationsprogrammen; Implementierung der molekularen Modelle, Ausarbeitung von Simulationsprotokollen, Initialisierung und Durchführung der Simulation, Analyse und Interpretation der Simulationsergebnisse.

Molekulare Modellierung und Simulation biologischer und pharmazeutischer Systeme (für Bio- und Chemieingenieurwesen und Pharmaingenieurwesen)

Molekulare Modellierung und Simulation biologischer und pharmazeutischer Systeme (für Bio- und Chemieingenieurwesen und Pharmaingenieurwesen) (2VL/ 1Ü) (Master)

Ansprechperson: Frau Priv.-Doz. Dr.-Ing. Gabriele Raabe

Inhalt:

  • Grundbegriffe der statistischen Thermodynamik
  • Einführung in die Molekulardynamik 
  • Kraftfeldmodelle (Force Fields) für biologische und pharmazeutische Systeme, Coarse Graining Ansätze
  • Simulationstechniken, Durchführung und Auswertung von Simulationen, Umgang mit Simulations- und Visualisierungsprogrammen 
  • Methoden zur Ermittlung der freien Energie mit verschiedenen Anwendungen: Löslichkeiten, Konformationsänderung, Ligandenbindung 
Nachhaltige (Ab-)Wärmenutzung

Nachhaltige (Ab-)Wärmenutzung (2VL/ 1Ü) (Master)

Ansprechperson: Herr Dr.-Ing. Nicholas Lemke

Inhalt:

  • Grundlagen technischer Thermodynamik: Bilanzierung, Prozessgrößen, Exergie, Kreisprozesse, Wärmeübertragung
  • Einordnung unterschiedlicher Abwärmequellen: Industrie, Verkehr, natürliche Quellen
  • Wärmedämmung, -Speicherung und -Transport: sensible, latente & thermo-chemische Wärmespeicher, Fernwärme, Heat Pipes
  • Prozesse und Verfahren zur Wärmenutzung: Wärmepumpen, Organic Rankine Cycle, Kalina-Prozess, Stirling-Prozess, Joule-Prozess, Thermoelektrik, Absorptions- & Adsorptionskälteanlage, sorptionsgestützte Klimatisierung
  • Systeme und Betriebsstrategien: Exergetische Analyse & Optimierung
Modellierung thermischer Systeme in Modelica

Modellierung thermischer Systeme in Modelica (2VL/ 1Ü) (Master)

Anmeldung:  Herr Dr.-Ing. Wilhelm Tegethoff

Ansprechperson: Herr M.Sc. Hamidreza Hassani

Inhalt:

  • Objektorientierte und gleichungsbasierte Formulierung von hybriden Algebro-Differenzialgleichungssystemen (hybride ADGL-Systemen) zur Beschreibung physikalischer Systeme mit Hilfe der Simulationssprache Modelica  (www.modelica.org)
  • Nummerische Lösungsverfahren: DGL-Integration, Residuen-Iteration, Ereignisdetektion
  • Praktische Beispiele am Computer: Aufbau eigener objektorientierter Modell­bibliotheken, Beschreibung von physikalischen Bilanzen und Transportprozessen unter Einbindung existierender Stoffdaten-Bibliotheken, stationäre und transiente Modellierung verschiedener thermischer Komponenten und Systeme
  • Mit dem Abschlussprojekt und in der Abschlussprüfung zeigen die Teilnehmer, dass Sie eigenständig eine objektorientierte, gleichungsbasierte Modellbibliothek erstellen können und die erforderlichen nummerischen Lösungsverfahren verstehen
Fahrzeugklimatisierung

Fahrzeugklimatisierung (2VL/ 1Ü) (Master)

Ansprechperson: Herr Dr.-Ing. Nicholas Lemke, Herr M.Sc. Jakob Trägner

Inhalt:

  • Theoretische Grundlagen der Fahrzeugklimatisierung (thermischer Komfort, Heiz- und Kälte­leistung)
  • Fahrzeugklimatisierung als relevante Komponente in der E-Mobilität
  • Praktische Umsetzung und Anwendung in aktuellen Beispielen
  • Komponenten der Fahrzeugklimaanlage
  • Auslegung des Kältemittelkreislaufs und des Kälteprozesses
  • Aktuelle Fragestellungen des thermischen Fahrzeugmanagements (Batterieelektrische Fahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, Temperierung von Komponenten, z.B. Leistungselektronik, Antriebsmotoren oder weitere periphere Systeme)
  • Diskussion von aktuellen Kälteprozessen und zukünftigen Alternativen
  • Klimatisierung von Flugzeugen und Schiffen
Labor zur Vorlesung Fahrzeugklimatisierung

Labor zur Vorlesung Fahrzeugklimatisierung (2L) (Master)

Ansprechperson: Herr M.Sc. Jakob Trägner

Inhalt:

Das Institut bietet zur Vorlesung ein Laborpraktikum mit 3 Versuchen an:

  • Betrieb einer PKW-Klimaanlage
  • Demonstration des kritischen Punktes reiner Stoffe
  • Untersuchung eines Kaltdampfprozesses
Labor zum interdisziplinären Forschungsmodul Batterie

Interdisziplinäres Forschungsmodul Batterie (Master)

Ansprechperson: Herr M.Sc. Jan Friedrich Hellmuth

Inhalte:

  • Elektrische und thermische Modellierung von Batteriezellen und -modulen auf Systemebene in der Modellierungs-sprache Modelica
  • Untersuchung und Bewertung verschiedener Kühlstrategien für den Einsatz in elektrifizierten Fahrzeugen
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