Thermodynamics and Statistics
The lecture Thermodynamics and Statistics is cancelled for summer term 2024
Lehrveranstaltungen im SS 2024:
Im Sommersemster 2024 bieten das Institut folgende Lehrveranstaltungen als Blockveranstaltung an:
Molekulare Simulation (mit Labor) -> im Master MB-EVT, NET und weitere
Molecular Simulation of BioChemical Systems -> im Master BCI und Pharma
Anmeldungen zu den Lehrveranstaltungen bitte bis 29.03.2024 an g.raabe(at)tu-braunschweig.de
(Hinweis: Studierende können sich auch noch zu einem späteren Zeitpunkt anmelden. Sie können dann aber nicht mehr bei der Terminplanung berücksichtigt werden)
Liste aller Lehrveranstaltungen:
Neben den Grundlagenvorlesungen „Thermodynamik 1“ und „Thermodynamik 2“ bietet das Institut für Thermodynamik wechselseitig im Sommer- und Wintersemester eine Vielzahl von Lehrveranstaltungen an. Hier finden Sie das Vorlesungsverzeichnung für das Sommersemester 2024.
Inhalte und Ansprechpersonen der Lehrveranstaltungen:
Thermodynamik 1 (2VL/ 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
Thermodynamik 2 (2VL/ 2Ü/ 1S) (Bachelor)
Ansprechperson: Herr Dipl.-Ing. Martin Buchholz
Inhalt:
- Thermodynamische Prozesse
- Feuchte Luft
- Wärmeübertrager
- Eindimensionale stationäre Wärmeleitung
- Mehrdimensionale instationäre Wärmeleitung
- Konvektive Wärmeübertragung ohne Phasenwechsel
- Konvektive Wärmeübertragung mit Phasenwechsel
- Wärmestrahlung
- Strahlung schwarzer Körper
- Strahlungseigenschaften realer Körper
- Strahlungsaustausch
Thermodynamik der Gemische (2VL/ 2Ü) (Master)
Ansprechperson: Frau Prof. 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
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 (2VL/ 2Ü) (Master)
Ansprechperson: Frau Prof. 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 (2L) (Master)
Ansprechperson: Frau Prof. 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.
Molecular Simulation of BioChemical Systeme (für Bio- und Chemieingenieurwesen und Pharmaingenieurwesen) (2VL/ 1Ü) (Master)
Ansprechperson: Frau Prof. Dr.-Ing. Gabriele Raabe
Content:
- Statistical thermodynamics
- Molecular dynamics
- Molecular modelling
- Simulation techniques
- Free energy methods
Teaching Concept:
- Flipped Classroom with Courseware in Stud.IP for self-study
- Block events on simulation studies in international groups with students from US, Brazil and Tanzania
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 (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 (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 (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
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
