Mikrofluidik

Kursbeschreibung:

Die Studierenden sollen einen Einblick in komplexe Strömungsvorgänge in Natur und Technik auf kleinen Skalen bekommen, die im Rahmen der Strömungsmechanik und Aerodynamikvorlesungen nicht abgebildet werden können.

Dazu gehören die Auslegung und Anwendung mikrofluidischer Systeme in der Verfahrenstechnik, Biologie und Medizin, Mehrphasenströmungen und Strömungen mit Wärme- und Stofftransport in der Verfahrenstechnik. Vorlesungsziel ist den Studierenden das Verständnis der Unterschiede zwischen mikroskopischer und makroskopischer Fluiddynamik zu vermitteln. Sie sollen die zugrunde liegenden Phänomene kennen lernen und deren gezielte Nutzung für verschiedene Anwendungen ableiten können. Zudem sollen laseroptische Messtechniken zur Strömungscharakterisierung vorgestellt werden und deren Besonderheiten diskutiert werden.

Im Rahmen der Übung werden sowohl einfache Berechnungen durchgeführt, als auch kleine Experimente zur Strömungscharakterisierung selber durchgeführt.

Inhalte:

Folgende Inhalte sollen den Studierenden in der Lehrveranstaltung näher gebracht werden:

  • Einführung in die Mikrofluidik (Anwendungen, Märkte, Beispiele), Fluideigenschaften
  • Unterschiede zwischen mikroskopischer/makroskopischer Stoff- und Impulsaustausch anhand von Skalikerungsanalysen und Ähnlichkeitskennzahlen wie bspw. Reynoldszahl, Pecletzahl, Kapilarzahl, Knudsonzahl, etc.
  • Gradienten in kleinen Volumina (Elektrokinetische Strömungen, Konzentrations- und Temperaturfelder)
  • Auslegung und Herstellung von Mikrokanälen, Pumpen, Ventile, aktive und passive Mischer
  • Mehrphasenströmungen (Gas-Fluid) mit und ohne Wärme- und Stofftransport
  • Phänomene der Oberflächenspannung
  • Optische Messmethoden für die Mikrofluidik (Mikroskopie, Abbildung von Teilchen, Particle Image Velocimetry, Particle Tracking Velocimetry)

Literatur:

  • Introduction to Microfluidics, Patrick Tabeling, Oxford University Press, 2011
  • Theoretical Microfluidics, Henrik Bruus, Oxford University Press, 2007
  • Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics, Brian Kirby, Cambridge University Press, 2013
  • Fundamentals and Applications of Microfluidics, Nam-Trung Nguyen, Steven T. Wereley, Artech House, 2006
  • Particle Image Velocimetry A Practical Guide, Raffel et. al, Springer Verlag, 2018

Technische Thermodynamik 1

Die Veranstaltung Technische Thermodynamik ist eine einsemestrige obligatorische Lehrveranstaltung im Bachelor-Studiengang Maschinenbau und anderen im Umfang von 4 SWS (2 SWS Vorlesung + 2 SWS Seminar). Die Übungen starten ab der zweiten Vorlesungswoche.

Inhalte:

Folgende Inhalte sollen den Studierenden in der Lehrveranstaltung näher gebracht werden:

  1. - Einführung und Begriffe
  2. - Energie und der 1. Hauptsatz der Thermodynamik
  3. - Thermodynamische Eigenschaften reiner Substanzen
  4. - Thermodynamik für Kontrollvolumen
  5. - Dampfkraftprozesse
  6. - Gaskraftprozesse

Literatur:

  • Fundamentals of Engineering Thermodynamics, M.J. Moran & H.N. Shapiro, Wiley & Sons, New York, 1995
    Vorlesung, Seminar und Klausur orientieren sich sehr stark an diesemdidaktisch hervorragenden Lehrbuch. Ausleihe in Bibliothek oder Kauf dringendempfohlen!
  • Thermodynamik kompakt, B. Weigand, J. Köhler & J. von Wolfersdorf, Springer, Berlin, 2016
  • Thermodynamik: Vom Tautropfen zum Solarkraftwerk, R. Müller, de Gryter, 2013

Wärmeübertragung 1

Die Veranstaltung Wärmeübertragung 1 ist eine einsemestrige obligatorische Lehrveranstaltung im Bachelor-Studiengang Maschinenbau und anderen im Umfang von 3 SWS (2 SWS Vorlesung + 1 SWS Seminar).

Inhalte:

  1. - Einführung und Begriffe, Arten der Wärmeübertragung
  2. - Konzept Wärmewiderstand
  3. - Wärmeleitung (stationär, instationär)
  4. - Wärmeübergang durch Strahlung
  5. - Wärmeübergang durch Konvektion (freie und erzwungene Konvektion)
  6. - Wärmeübertrager (Bauformen, Leistungssteigerung, Auslegung)

Literatur:

  • Fundamentals of Heat and Mass Transfer, F.P. Incropera & D.P. DeWitt, Wiley & Sons, New York, 1996
  • Fundamentals of Engineering Thermodynamics, M.J. Moran & H.N. Shapiro, Wiley & Sons, New York, 1995
  • Wärme- und Stoffübertragung, H.D. Baehr & K. Stephan, Springer, Berlin, 2016
  • Thermodynamik: Vom Tautropfen zum Solarkraftwerk, R. Müller, de Gryter, 2013

Technische Thermodynamik 2

Lesender:  Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Karcher

Vorlesung:  Mi. 13:00 - 14:30 Uhr, SrHu 204

1. Vorlesung in der 43. KW am Mittwoch, 24. Oktober 2018

Seminar: Do. 09:00 – 10:30 Uhr, Seminarraum M408

1. Seminar in der 43. KW am Donnerstag, 25. Oktober 2018

Die Vorlesung Technische Thermodynamik 2 ist eine einsemestrige obligatorische Lehrveranstaltung im  Master-Studiengang Maschinenbau im Modul Thermo- und Fluiddynamik im Umfang von 4 SWS (2 SWS Vorlesung + 2 SWS Seminar)

Inhalte: 

  • Thermodynamische Grundlagen
  • Kälteprozesse
  • Gasdynamische Anwendungen
  • Gasgemische und feuchte Luft
  • Wärmeübertrager

Es werden im WS 12 Seminare angeboten. Hierbei werden 6 Übungsblätter mit komplexen Rechenaufgaben bearbeitet. Im Seminar können durch Vorstellen von bis zu 5 Übungsaufgaben bis zu 15 latente Leistungspunkte für die Klausur erworben werden. Dies entspricht einer bis zu 30‑%igen Prüfungsvorleistung. Schriftliche Ausarbeitungen umfassen je eine Aufgabe von 5 unterschiedlichen Übungsblättern.

Strömungsmesstechnik

ACHTUNG:

Die Vorlesung Strömungsmesstechnik beginnt im Sommersemester 2019 in der 15. KW am 9. April um 9:00 Uhr im Haus M, Raum 408. Der erste Termin für das Laborpraktikum ist in der 16. KW, die Einschreibung erfolgt in der Vorlesung am 09.04.2019.

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Die Lehrveranstaltung Strömungsmesstechnik beinhaltet 2 SWS Vorlesung und 2 SWS Laborpraktikum. Das Laborpraktikum besteht aus sieben Praktikumsversuchen und wird in den Laboren des Instituts für Thermo- und Fluiddynamik im Newtonbau (NB) und im Haus M (M) durchgeführt:

Inhalte:

1.  Einführung und Anwendungen im Institut
2.  Druckmessung
3.  Geschwindigkeitsmessung
4.  Strömungsvisualisierung
5.  Versuchstechnik
6.  Laborpraktikum

Praktikumsversuche:

  1. Hitzdraht-Anemometrie (NB)
  2. Windkanal (NB)
  3. Wasserkanal (NB)
  4. Laser-Doppler-Velocimetrie I (NB)
  5. Laser-Doppler-Velocimetrie II (M 005)
  6. Partikel-Image-Velocimetrie (M 002)
  7. Partikel-Image-Velocimetrie-Datenauswertung (RTK EAZ)
Literatur:

  • Springer Handbook of Experimental Fluid Mechnaics,  C. Tropea, A. L. Yarin, J. F. Foss (Eds.), Springer Berlin Heidelberg 2007
  • Strömungsmesstechnik, W. Nitsche, A. Brunn, Springer Berlin Heidelberg 2006

Thermodynamische Kreisprozesse und ihre Anwendungen

Die Veranstaltung Thermodynamische Kreisprozesse und ihre Anwendungen ist eine einsemestrige Lehrveranstaltung für interesssierte Mastersudenten und Bachelorstudenten in höheren Semestern im Umfang von 2 SWS (2 SWS Vorlesung). Die Vorlesung wird als Ringvorlesung mit internen und externen Dozenten abgehalten.

Inhalte:

Folgende Inhalte sollen den Studierenden in der Lehrveranstaltung näher gebracht werden:

  1. - Einführung und Begriffe
  2. - Grundlagen Turbomaschinen
  3. - Heizkraftwerke
  4. - Solar- und Geothermie, Meerwasserentsalzung
  5. - Energiespeicherung
  6. - Kälteprozesse

Angewandte Thermofluiddynamik

Die Angewandte Thermofluiddynanamik ist eine einsemestrige wahlobligatorische Lehrveranstaltung im Master-Studiengang Maschinenbau im Modul Thermo- und Fluiddynamik im Umfang von 3 SWS (2 SWS Vorlesung + 1 SWS Seminar)

Inhalte:

  • Freie Grenzflächen
  • Zweiphasenströmungen

Es werden im WS 6 Seminare angeboten. Hierbei werden in Teil 1 insgesamt 3 Semesteraufgaben mit komplexen Fragestellungen vorgestellt, welche von den Studierenden nach wissenschaftlichen Methoden zu bearbeiten sind. Die schriftlichen Ausarbeitungen sollen ein Quellenstudium und eine Zusammenfassung der theoretischen Grundlagen erhalten. Teamarbeit wird bevorzugt.


Angewandte Wärmeübertragung

Die Lehrveranstaltung Angewandte Wärmeübertragung ist eine einsemestrige obligatorische Lehrveranstaltung in den Masterstudiengängen Maschinenbau, Mechatronik und Regenerative Energietechnik mit einem Umfang von 3 SWS (2 SWS V + 1 SWS Ü) und mit 4 Leistungspunkten.
Zusätzlich wird ein Fortgeschrittenenseminar im Umfang von 1 SWS zum Erwerb eines weiteren LP angeboten.

Inhalte:

Folgende Inhalte sollen den Studierenden in der Lehrveranstaltung näher gebracht werden:

  1. - Grundlagen der Wärmeübertragung       
  2. - Wärmeleitung
  3. - Konvektive Wärmeübertragung
  4. - Wärmeübertragung bei Kondensation und Verdampfung

Literatur:

  • Wärme- und Stoffübertragung, H. Baehr, K. Stephan, Springer-Verlag, Berlin (1996)
  • Fundamentals of Heat and Mass Transfer, F. Incropera, D. DeWitt, J. Wiley & Sons, New York (2002)
  • Freie Konvektion und Wärmeübertragung, U. Müller, P. Ehrhard, CF Müller-Verlag,Heidelberg (1999)
  • VDI-Wärmeatlas, VDI-Verlag Düsseldorf (CD-ROM)

Anleitungen für studentische Arbeiten

Auf diesen Seiten befindet sich der Leitfaden und die Templates für das Abfassen studentischer Arbeiten (Diplom, Master, Bachelor, Projekt) und allgemeine Hinweise zum wissenschaftlichen Artbeiten und Präsentieren von Forschungsergebnissen.