Lehrveranstaltungen

Technische Thermodynamik

Technische Thermodynamik

Lehrveranstaltung jeweils im Wintersemester im Umfang von 2V, 2Ü und 1P in den Bachelorstudiengängen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen und Schienenfahrzeugtechnik.

Die Vorlesung zu dieser Lehrveranstaltung wird nach dem Prinzip des Inverted Classroom durchgeführt. Die eigentlichen Vorlesungen liegen auf der Lernplattform ILIAS als Lernvideos vor und können gestreamt werden. In der laut Stundenplan vorgesehenen Zeit für die Vorlesung werden Kernbegriffe erläutert und die Fragen der Studierenden zu den Vorlesungsinhalten beantwortet. Außerdem werden den Studierenden nach der Methode des Peer Instruction vorbereitete Fragen gestellt, die per Live Voting beantwortet werden können. Zwischen den Votings wird die Möglichkeit gegeben, in kleinen Gruppen im Rahmen von sog. Breakout Sessions (Teilgruppensitzungen) die gestellten Fragen intensiv zu diskutieren. Dieses Konzept mit seinen Vorteilen wird Ihnen in der ersten Lehrveranstaltung ausführlich vorgestellt.

Für die Teilnahme an der Vorlesung und an der Übung ist eine Anmeldung in ILIAS erforderlich, da Sie nur über ILIAS die erforderlichen Informationen und Downloads erhalten. Für die Teilnahme am Praktikum ist zwingend die Anmeldung über CAMPUS erforderlich (nicht über ILIAS), sobald die Freischaltung in CAMPUS erfolgt ist (Fristen hierzu auf ILIAS). Es gibt keine andere Möglichkeit der Anmeldung. Verspätete Anmeldungen können nicht berücksichtigt werden. Die Vorbesprechung für das Praktikum erfolgt im Wintersemester in der ersten Vorlesung. Die wichtigsten Infos zum Praktikum finden Sie auch auf ILIAS. Ansprechpartner für das Praktikum: Herr Dipl.-Ing. Jürgen Schönwald.

Vorlesung

  • Thermodynamische Eigenschaften von Stoffen
  • Erster Hauptsatz der Thermodynamik
  • Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
  • Thermodynamische Zustandsgleichungen reiner Stoffe
  • Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische, feuchte Luft
  • Thermodynamische Kreisprozesse
  • Arbeitsprozesse (rechtsläufige Prozesse)
  • Wärmeprozesse (linksläufige Prozesse)

Übungen
In den Übungen erfolgt die ingenieurmäßige Bearbeitung thermodynamischer Fragestellungen, insbesondere die Durchführung von Berechnungen. Zum Ende des Semesters werden zwei Übungsklausuren gemeinsam bearbeitet. 

Praktikum
Für das Praktikum ist die rechtzeitige Anmeldung im CAMPUS-System erforderlich (Fristen hierzu auf ILIAS). Informationen zum Ablauf und zur Organisation des Praktikums erhalten Sie rechtzeitig in der Vorlesung und auf der Lernplattform ILIAS. Das Praktikum umfasst drei Termine, zu denen die folgenden Praktikumsversuche durchgeführt werden:

    1. Temperaturmessung (Grundlagen wichtiger Temperaturmessverfahren, Durchführung von Temperaturmessungen)
    2. Dampfdruckkurve (Messung der Dampfdruckkurve von Kohlendioxid, Untersuchungen zum Verhalten von Kohlenstoffdioxid am kritischen Punkt)
    3. Luftkonditionierung (Ermittlung der Zustände feuchter Luft auf Basis der Messung der psychrometrischen Temperaturdifferenz, Prozessschritte bei der Behandlung feuchter Luft)

    Organisation des Praktikums: Herr Dipl.-Ing. Jürgen Schönwald.

    Klausur
    Die Lehrveranstaltung schließt mit einer Klausur im zeitlichen Umfang von 120 min ab. Weitere Informationen zur Klausur erhalten Sie über die Lernplattform ILIAS. 

    Anmeldung und Unterlagen
    Die Unterlagen zu Vorlesung, Übungen und Praktikum sowie weitere Inhalte, Informationen, Literaturempfehlungen und Links erhalten Sie im laufenden Semester auf auf der Lernplattform ILIAS. Hierfür ist eine rechtzeitige Anmeldung zum Semesterbeginn über CAMPUS (für das Praktikum) und ILIAS (für Vorlesung und Übung) erforderlich.

    Wärmeübertragung

    Wärmeübertragung

    Lehrveranstaltung jeweils im Sommersemester im Umfang von 2V, 2Ü und 1P in den Bachelorstudiengängen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen und Schienenfahrzeugtechnik.

    Vorlesung

    • Excel mit VBA für energietechnische Anwendungen: Einrichten von Berechnungsblättern in Excel, Grundlagen und Tipps zu VBA, Anwendung des Solvers, benutzerdefinierte Funktionen, Erstellung von Add-Ins, Ermittlung von Ausgleichsfunktionen
    • Stoffwerte und Stoffwertekorrelationen: Stoffwerte aus dem VDI-Wärmeatlas, Stoffwertekorrelationen für Flüssigkeiten und Gase, beispielhafte Berechnung von Stoffwerten
    • Grundlagen der Wärmeübertragung: Arten der Wärmeübertragung, Wärmeleitung, Konvektiver Wärmeübergang, Wärmestrahlung, Wärmewiderstände und Wärmedurchgang
    • Konvektiver Wärmeübergang: Grenzschichten, laminare und turbulente Strömung, Wärmeübergang bei erzwungener Konvektion, längsangeströmte ebene Platten, quer angeströmte Rohre oder Drähte, quer angeströmte Rohrreihen und Rohrbündel, durchströmte Rohre, durchströmte konzentrische Ringspalte, Wärmeübergang bei freier Konvektion 
    • Simulation ausgewählter Prozesse der Wärmeübertragung
    • Einführung in die Infrarotthermografie (mit praktischen Anwendungen)

      Übungen
      In den Übungen erfolgt die ingenieurmäßige Bearbeitung energietechnischer Fragestellungen, insbesondere die Durchführung von Berechnungen. 

      Praktikum
      Im Praktikum erfolgt die Berechnung von Wärmeübertragern unter Verwendung des VDI-Wärmeatlas und mit Excel und VBA (nach einer Einführung in Excel-VBA). Wichtiger Hinweis: Im Praktikum besteht gemäß Prüfungsordnung Anwesenheitspflicht.

      Prüfung
      Die Vorlesung schließt mit einer Klausur im Umfang von 120 min ab. In der letzten Übung wird gemeinsam eine Übungsklausur bearbeitet. Mehr Infos siehe auch in ILIAS.

      Anmeldung und Unterlagen
      Die Unterlagen zu Vorlesung, Übungen und Praktikum sowie weitere Inhalte, Informationen, Literaturempfehlungen und Links erhalten Sie im laufenden Semesterauf auf der Lernplattform ILIAS. Hierfür ist eine rechtzeitige Anmeldung zum Semesterbeginn über CAMPUS und ILIAS erforderlich.

      Erneuerbare Energien

      Erneuerbare Energien

      Lehrveranstaltung jeweils im Sommersemester im Umfang von 3V und 1S in den Bachelorstudiengängen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen und Schienenfahrzeugtechnik.
       

      Vorlesung

      • Vorwort und Konzept der Lehrveranstaltung
      • Einführung ( Ziele und Rahmenbedingungen Energiewende, Energiekonzept der Bundesregierung, Begriffe)
      • Treibhauseffekt
      • Ziele der Energiewende ( Quantitative Ziele der Energiewende und Status Quo, Ziele der Energiewende, gesetzliche Grundlagen) 
      • Rahmenbedingungen der Energiewende ( Kraftwerke, Versorgung, Übertragungsnetze, Ausstieg aus der Kernenergie, Netzsicherheit, Energiekosten, Sektorkopplung, Regulierung/Markt, Technik, Verbraucher)
      • Thermische Solarenergie ( Physikalische Grundlagen der Solarstrahlung, solarthermische Energienutzung, Kühlen mit Absorptionskältemaschinen, Solarkollektoren, Aufwindkraftwerke, solarthermische Stromerzeugung)
      • Fotovoltaik ( Physikalische Grundlagen, systemtechnische Beschreibung, Inselnetzsysteme, netzgekoppelte Systeme, Eigenverbrauchssysteme ohne und mit Batteriespeicher)
      • Windenergie (Physikalische Grundlagen, Windkraftanlagen)
      • Wasserkraft ( Physikalische Grundlagen, Wasserkraftwerke, Wasserturbinen, Gezeiten-, Meeresströmungs-, Meereswellenkraftwerke)
      • Geothermie ( Vorkommen, Heizkraftwerke, Stromerzeugung, Wärmepumpen)
      • Energiespeicherung ( Speicherung elektrischer, chemischer und thermischer Energien, Kenngrößen, Ausführungsbeispiele) 
      • Nutzung von Biomasse (Vorkommen, Energieträger, Anlagentechnik) 

      Voträge von Experten innerhalb der Lehrveranstaltung: 

      • DipI.-Ing. Franz-Josef Türck, EWV GmbH, Stolberg: Vom Solarpark zur energieautarken Stadt 
      • Prof. Dr. Sebastian Schiebahn, RFH Köln: Power to Gas
      • Dr. Matthias Leuthold, RES Deutschland GmbH, Aachen: Energiespeicherung

      Außerdem wurden in den vergangenen Jahren im Rahmen der Lehrveranstaltung Exkursionen durchgeführt:

      • ENERGETICON in Alsdorf
      • Erneuerbare Energien im Windpark Echtz und im Solarpark Inden sowie fossile Energien am Indemann, fachlich vor Ort betreut von den Stadtwerken Düren GmbH   

      Durchführung der Lehrveranstaltung, Prüfungsform
      Die Lehrveranstaltung wird in Teilen als Seminar durchgeführt. Prüfungsform: Mündliche Prüfung einschließlich einer schriftlichen Ausarbeitung und eines Vortrags. 

      Anmeldung und Unterlagen
      Die Unterlagen zur Vorlesung sowie weitere Inhalte, Informationen, Literaturempfehlungen und Links erhalten Sie im laufenden Semesterauf auf der Lernplattform ILIAS. Hierfür ist eine rechtzeitige Anmeldung zum Semesterbeginn über CAMPUS und ILIAS erforderlich.

      Energietechnik

      Energietechnik

      Lehrveranstaltung jeweils im Wintersemester im Umfang von 2V, 1Ü und 1P in den Bachelorstudiengängen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen und Schienenfahrzeugtechnik.

      Die Lehrveranstaltung fokussiert auf ausgewählte Verfahren der Energieumwandlung auf Basis Erneuerbarer Energien unter Anwendung von Excel und VBA. Inhaltlich baut die Energietechnik auf den Inhalten der Lehrveranstaltungen Technische Thermodynamik und  Wärmeübertragung auf.

      Vorlesung

      • Thermische Solarenergie: Strahlungsphysikalische Grundlagen, Strahlung Schwarzer Körper, extraterrestrische Solarstrahlung, Solarstrahlung in der Erdatmosphäre, Anwendungen der Thermischen Solarenergie
      • Technische Verbrennung: Grundlagen und Brennstoffe, Luft- und Abgaszusammensetzung, energetische Betrachtung des Verbrennungsprozesses, Brenn- und Heizwerte, adiabate Verbrennungstemperatur, Verbrennungswirkungsgrad
      • Blockheizkraftwerke: Grundlagen, exergetische Berechnungen, Vergleichende Betrachtung zur Kraft-Wärme-Kopplung
      • Elektrolyse und Brennstoffzellen
      • Ausgewählte Energiewandlungsprozesse als Projekte

      Im Praktikum erfolgt die Simulation und Berechnung ausgewählter energietechnischer Prozesse unter Verwendung von Excel mit VBA.

      Geplante Vorträge von Expertinnen und Experten innerhalb der Lehrveranstaltung: 

      • Julia Rauw M.Sc., WiRo Energie&Konnex Consulting GmbH, Aachen: Energieaudits, Energiemanagement und Energieeffizienz in Unternehmen
      • Dr. Holger Janßen, FZ Jülich, IEK-14 Institut für Energie und Klimaforschung: Elektrolyse und Brennstoffzellen

      Durchführung der Lehrveranstaltung, Prüfungsform
      Die Lehrveranstaltung wird in Teilen als Projekt durchgeführt. Prüfungsform: schriftliche Ausarbeitung und Vortrag sowie mündliche Prüfung. 

      Anmeldung und Unterlagen
      Die Unterlagen zu Vorlesung, Übungen und Praktikum sowie weitere Inhalte, Informationen, Literaturempfehlungen und Links erhalten Sie im laufenden Semesterauf auf der Lernplattform ILIAS. Hierfür ist eine rechtzeitige Anmeldung zum Semesterbeginn über ILIAS erforderlich.

      Simulation wärmetechnischer Prozesse

      Simulation wärmetechnischer Prozesse

      Lehrveranstaltung jeweils im Sommersemester im Umfang von 1V, 1Ü und 2P im Masterstudiengang Energy Systems (FB 10) und im Masterstudiengang Produktmanagement im Maschinenbau (FB 8). Die Präsenzveranstaltungen finden am Campus Jülich statt.

      Inhalte

      • Einführung in Excel mit VBA, Berechnung der Stoffdaten von Reinstoffen auf Basis des VDI-Wärmeatlas mit Excel-VBA, Erstellung benutzerdefinierter Funktionen und Add-Ins in Excel-VBA. 
      • Berechnungsmethoden für die Wärmeleitung, den konvektiven Wärmeübergang und die Wärmestrahlung.
      • Anwendung von Excel mit VBA für die Berechnung von Aufgabenstellungen der Wärmeübertragung.
      • Simulation von Wärmeübertragern und Prozessen der Wärmeübertragung unter Anwendung mathematischer Methoden auf Basis des VDI-Wärmeatlas.

      Übungen
      In den Übungen erfolgt die ingenieurmäßige Berechnung von Aufgabenstellungen der Wärmeübertragung (als Vorbereitung für die nachfolgenden Simulationen).

      Praktikum
      Im Praktikum erfolgt die Berechnung und Simulation von Wärmeübertragern und Prozessen der Wärmeübertragung unter Verwendung des VDI-Wärmeatlas und mit Excel und VBA.

      Prüfungsleistung
      Mündliche Prüfung einschließlich einer schriftlichen Ausarbeitung und eines Vortrags.

      Anmeldung und Unterlagen
      Die Unterlagen zu Vorlesung, Übungen und Praktikum sowie weitere Inhalte, Informationen, Literaturempfehlungen und Links erhalten Sie im laufenden Semesterauf auf der Lernplattform ILIAS. Hierfür ist eine rechtzeitige Anmeldung zum Semesterbeginn über CAMPUS und ILIAS erforderlich.