Wärmetransportphänomene (MW 2023) ist in TUM Online unter den Kursen von Prof. Manfletti zu finden.
Wärmetransportphänomene
| Umfang, Credits | 2+1 SWS, 5 ECTS |
| Kontakt | felix.ebert@tum.de, moritz.merk@tfd.mw.tum.de |
| Vorlesung | Donnerstags, 8.30 - 10.30 Uhr, MW 0001 |
| Übung | Mittwochs, 16.30 - 17.30 Uhr, MW 0001 |
| Tutorium | Montags, 8.15 - 9.45 Uhr, MW 0001 |
| Donnerstag, 16.00 - 17.30 Uhr MW 0001 |
Hinweis: Die Hauptverantwortung der Lehrveranstaltung liegt ab diesem Semester (SS22) beim Lehrstuhl für Raumfahrtantriebe
| Semester | Sommersemester 2022 |
|---|---|
| Unterrichtssprache | Deutsch |
| Stellung in Studienplänen | Siehe TUMonline |
Teilnahmekriterien
Beschreibung
Einführung - Mechanismen des Wärmetransportes
Grundbegriffe der Wärmeleitung: Fouriersches Gesetz und Differenzialgleichung, Randbedingungen
Stationäre Wärmeleitung: Péclet-Gleichung für Platte, Zylinder und Kugel; Zweidimensionale Wärmeleitung (Formfaktoren); Wärmeleitung bei konstanter Wärmequellendichte
Instationäre Wärmeleitung: Sprungantwort einer Blockkapazität; Thermometerfehler der 1. Art; Biot- und Fourier-Zahl
Einführung in die Wärmestrahlung: Emission und Absorption schwarzer und nicht-schwarzer Strahler; Kirchhoffsches Gesetz; Einfache Strahlungsaustauschbeziehungen; Wellenlängenabhängigkeiten optischer Eigenschaften; Strahlung & Wärmeübergang
Massen- und Energiebilanzen für durchströmte Systeme: Ideal gerührter Behälter mit Zu- und Ablauf; Temperaturänderung eines Fluids beim Transport durch Rohrleitungen; Wärmetauscher
Grundbegriffe von Wärmeübergang und Konvektion: Wesentliche Ergebnisse der Strömungslehre; Die Differentialgleichung für Temperatur und Wärmetransport in viskosen Fluiden
Kennzahlen der Thermo-Fluiddynamik: Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten über Korrelationen für die Nußelt-Zahl
Ähnlichkeitstheorie und Kennzahlen: Pi-Theorem; Bestimmung von Kennzahlen aus Differenzialgleichungen; Auslegung von Modellversuchen, Darstellung von Ergebnissen; Analogien
Freie Konvektion: Freie, laminare Konvektion an der isothermen Wand; Boussinesq-Approximation der Grenzschichtgleichungen; Kennzahlen und Ähnlichkeitslösungen für die isotherme Wand
Grundbegriffe der Wärmeleitung: Fouriersches Gesetz und Differenzialgleichung, Randbedingungen
Stationäre Wärmeleitung: Péclet-Gleichung für Platte, Zylinder und Kugel; Zweidimensionale Wärmeleitung (Formfaktoren); Wärmeleitung bei konstanter Wärmequellendichte
Instationäre Wärmeleitung: Sprungantwort einer Blockkapazität; Thermometerfehler der 1. Art; Biot- und Fourier-Zahl
Einführung in die Wärmestrahlung: Emission und Absorption schwarzer und nicht-schwarzer Strahler; Kirchhoffsches Gesetz; Einfache Strahlungsaustauschbeziehungen; Wellenlängenabhängigkeiten optischer Eigenschaften; Strahlung & Wärmeübergang
Massen- und Energiebilanzen für durchströmte Systeme: Ideal gerührter Behälter mit Zu- und Ablauf; Temperaturänderung eines Fluids beim Transport durch Rohrleitungen; Wärmetauscher
Grundbegriffe von Wärmeübergang und Konvektion: Wesentliche Ergebnisse der Strömungslehre; Die Differentialgleichung für Temperatur und Wärmetransport in viskosen Fluiden
Kennzahlen der Thermo-Fluiddynamik: Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten über Korrelationen für die Nußelt-Zahl
Ähnlichkeitstheorie und Kennzahlen: Pi-Theorem; Bestimmung von Kennzahlen aus Differenzialgleichungen; Auslegung von Modellversuchen, Darstellung von Ergebnissen; Analogien
Freie Konvektion: Freie, laminare Konvektion an der isothermen Wand; Boussinesq-Approximation der Grenzschichtgleichungen; Kennzahlen und Ähnlichkeitslösungen für die isotherme Wand
Inhaltliche Voraussetzungen
Grundlegendes Verständnis der Thermodynamik (Bilanzgleichungen, Erster Hauptsatz für offene und geschlossene Systeme, thermische und kalorische Zustandsgleichungen, ...)
Mathematik (Differenzial- und Integralrechnung, Exponentialfunktion und Logarithmus, Taylorreihe, Lineare Differenzialgleichungen, Analysis mehrerer Variablen, Trigonometrie, ...)
Mathematik (Differenzial- und Integralrechnung, Exponentialfunktion und Logarithmus, Taylorreihe, Lineare Differenzialgleichungen, Analysis mehrerer Variablen, Trigonometrie, ...)
Lehr- und Lernmethoden
Das Bearbeiten von Aufgaben und Beispielproblemen steht im Zentrum unseres didaktischen Konzepts. Insbesondere die Tutoriumsaufgaben strukturieren und takten diese Lehrveranstaltung. Verschiedene ergänzenden Lehr- und Lernmaterialien sollen Sie befähigen, die Tutoriumsaufgaben weitgehend eigenständig oder in Zusammenarbeit mit ihren Kommilitonen zu lösen und sich so optimal auf die Klausur vorzubereiten. In den Tutoriums-Sessions, die via Zoom jeweils Montags und Donnerstags angeboten werden, haben Sie Gelegenheit, Ihre Lösungen bzw. offene Fragen mit unseren Tutoren zu diskutieren.
Die folgenden Lehr- und Lernmaterialien werden auf Moodle, als Hefte der Fachschaft MW bzw. von der TUM Bibliothek bereitgestellt:
• Das Buch „Wärmeübertragung“ (Polifke \& Kopitz, 2009, 0303/MTA 720f 2005 L 19 (2)).
• Auf Moodle/Panopto werden SlideCasts bereit gestellt, die anstelle der Vorlesung die wesentlichen Inhalte von WTP in Form von kurzen Videos präsentieren
• In der „Schaubildsammlung WTP“ finden Sie beinahe alle Schaubilder, die in den SlideCasts gezeigt werden, plus reichlich Platz für eigene Notizen. Am Ende jedes Kapitels finden Sie eine Sammlung von „Lernfortschrittskontrollfragen“.
• In den „Arbeitsunterlagen WTP“ finden Sie die wichtigsten Gebrauchsformeln zur Wärmeübertragung, sowie Stoffwerte und mathematisches Rüstzeug.
• Auf Moodle finden Sie auch Wochentests und eXerzitien. Das sind Multiple-Choice Fragen oder kurze Aufgaben.
Jeweils Donnerstags wird via Zoom Pingo-Session mit Multiple-Choice Fragen angeboten. Bei diesem synchronen Online-Format werden auch Fragen beantwortet, die Sie im Chat oder vorab via eMail stellen.
Die folgenden Lehr- und Lernmaterialien werden auf Moodle, als Hefte der Fachschaft MW bzw. von der TUM Bibliothek bereitgestellt:
• Das Buch „Wärmeübertragung“ (Polifke \& Kopitz, 2009, 0303/MTA 720f 2005 L 19 (2)).
• Auf Moodle/Panopto werden SlideCasts bereit gestellt, die anstelle der Vorlesung die wesentlichen Inhalte von WTP in Form von kurzen Videos präsentieren
• In der „Schaubildsammlung WTP“ finden Sie beinahe alle Schaubilder, die in den SlideCasts gezeigt werden, plus reichlich Platz für eigene Notizen. Am Ende jedes Kapitels finden Sie eine Sammlung von „Lernfortschrittskontrollfragen“.
• In den „Arbeitsunterlagen WTP“ finden Sie die wichtigsten Gebrauchsformeln zur Wärmeübertragung, sowie Stoffwerte und mathematisches Rüstzeug.
• Auf Moodle finden Sie auch Wochentests und eXerzitien. Das sind Multiple-Choice Fragen oder kurze Aufgaben.
Jeweils Donnerstags wird via Zoom Pingo-Session mit Multiple-Choice Fragen angeboten. Bei diesem synchronen Online-Format werden auch Fragen beantwortet, die Sie im Chat oder vorab via eMail stellen.