Heat Transfer (MSE)

Mit der Vorlesung "Heat Transfer" soll die Studierenden mit den grundlegenden Konzepten und Werkzeugen der Wärmeübertragung vertraut gemacht werden.

Einführung in die Mechanismen der Wärmeübertragung

Grundbegriffe der Wärmeleitung
• Fourier‘sches Gesetz der Wärmeleitung
• Fourier‘sche Differentialgleichung
• Zeitliche und örtliche Randbedingungen
Stationäre Wärmeleitung
• Einfache Geometrien (Platte, Zylinder, Kugelschale)
• Péclet-Gleichungen (Platte, Zylinder, Kugelschale)
• Zweidimensionale stationäre Wärmeleitung (Formfaktoren)

Konvektiver Wärmeübergang und Nußelt-Zahl
• Strömungsphysik des konvektiven Wärmeübergangs
• Korrelationen für die Nußelt-Zahl bei relevanten Konfigurationen

Freie Konvektion
• Freie, laminare Konvektion an der isothermen Wand
• Boussinesq-Näherung der Grenzschichtgleichungen
• Kennzahlen der freien Konvektion
• Korrelationen für freie Konvektion

Wärmestrahlung
• Schwarze Körper
• Diffuse Strahler
• Kirchhoff’sches Gesetz
• Wärmeübertragung durch Strahlung
• Wellenlängenabhängigkeiten der Wärmestrahlung

Wärmeübertrager
• Dimensionslose Kennzahlen
• Betriebscharakteristik
• Mittlere logarithmische Temperaturdifferenz

Instationäre Wärmeübertragung
• Methode der Blockkapazität
• Die dimensionslosen Kennzahlen von Biot und Fourier

Kennzahlen und Ähnlichkeitstheorie
• Dimensionsanalyse und Buckingham-Pi-Theorem
• Auslegung von Modellversuchen
• Darstellung experimenteller Ergebnisse
• Reynolds-Analogie

Thermodynamik, Fluid- und Festkörpermechanik

In der Vorlesung werden die Lehrinhalte anhand von Vortrag und Präsentation vermittelt. Begriffe und Grundbeziehungen werden vorgestellt und in den Übungen anhand von realen Anwendungen oder Rechenbeispielen vertieft. Die Präsentationsfolien der Vorlesung, die Übungsaufgaben mit dazugehörigen Musterlösungen und ein Fragenkatalog zur eigenständigen Bearbeitung werden über die TUM-Lernplattform Moodle zur Verfügung gestellt.

Individuelle Fragen können direkt nach der Vorlesung mit den Dozenten oder in der Assistentensprechstunde (Termin nach Vereinbarung) diskutiert werden.

Schriftliche Abschlussklausur
Hilfsmittel sind erlaubt (Mitschriften, Bücher, Formelsammlung)

1. Baehr, H.D. ; Stephan, K.: Wärme-und Stoffübertragung, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1994

2. Eckert, E.R.G. ; Drake, R.M.: Analysis of Heat and Mass Transfer, McGraw - Hill Book Co., New York, 1959

3. Gebhart, B.: Heat Transfer, McGraw - Hill Book Co., New York, 1961

4. Grigull, U. ; Sandner, H.: Wärmeleitung, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1979

5. Gröber, H. ; Erk, S. ; Grigull, U.: Die Grundgesetze der Wärmeübertragung, 3. Aufl., 3. Neudruck (Reprint) Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1981

6. Incropera, F.P. ; DeWitt, D.P.: Introduction to Heat Transfer, 2nd edition, John Wiley & sons, New York, 1990

7. Jakob, M.: Heat Transfer, Vol. 1, 2 8th printing, J. Wiley and Sons, New York, 1962

8. McAdams, W.H.: Heat Transmission, 3rd edition, McGraw - Hill Book Co., New York, 1954

9. Mayinger, F.: Strömung und Wärmeübergang in Gas-Flüssigkeitsgemischen, Springer Verlag, Wien, NewYork, 1982

10. Mills, A.F.: Heat and Mass Transfer, Irwin , 1995

11. Siegel, R. ; Howell, J.R. ; Lorengel, J.: Wärmeübertragung durch Strahlung, Teil I: Grundlagen und Materialeigenschaften, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1988