Ausbildungsprogramm

• Angestrebte Kompetenzen und Lernziele

  Nach Abschluss dieses Kurses sollten die Studenten in der Lage sein, die verschiedenen Mechanismen der Wärmeübertragung (Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung) in Anlagen mit unterschiedlichen Geometrien, in stationären und transienten Zuständen zu verstehen. Sie sollen in der Lage sein, dieses Wissen zur Dimensionierung von Wärmetauschern zu verwenden, die mit unterschiedlichen Kontaktarten (Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom) arbeiten.

  Die Studenten sollen insbesondere in der Lage sein:

  • zu wissen, welche physikalischen Daten zur Charakterisierung der Wärmeübertragung verwendet werden können und wo Informationen über diese Daten zu finden sind.
  • Probleme im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung mithilfe einfacher Berechnungen und numerischer Simulationen unter Verwendung von Python oder Matlab lösen können.
  • Wärmebilanzen für verschiedene Wärmetauscherdesigns zu schreiben und zu lösen und diese für einen bestimmten Bedarf zu dimensionieren.
  • den Einfluss der Kontaktart auf die Leistung eines Wärmetauschers zu verstehen.
  • die Analogien zwischen Wärmeübertragung und anderen Übertragungsarten wie Stoffübertragung, Impulsübertragung oder Elektronenübertragung verstehen und solche Analogien anwenden.
• Kursinhalte

  In diesem Kurs über Chemieingenieurwesen werden zunächst die verschiedenen Mechanismen eingeführt, die für die Übertragung von Wärmeenergie in einer chemischen Anlage verantwortlich sind. Insbesondere werden die Mechanismen der Wärmeleitung, der Konvektion und der Strahlung besprochen. Unter Berücksichtigung verschiedener Geometrien (flach, zylindrisch, kugelförmig) werden Wärmebilanzen für stationäre und transiente Prozesse geschrieben. In den Bilanzen werden die Begriffe Wärmeleitkoeffizient und Wärmeübergangskoeffizient behandelt. Darüber hinaus wird der Begriff des Gesamtwärmeübergangskoeffizienten eingeführt und in zahlreichen Übungen angewendet.

  Im zweiten Teil des Semesters werden die Grundgleichungen der Wärmeübertragung verwendet, um die Abmessungen von Wärmetauschern zu berechnen, die verschiedenen Spezifikationen entsprechen und in verschiedenen Kontaktmodi arbeiten. Der Kurs ist wie folgt aufgebaut:

  • Mechanismen der Übertragung von Wärmeenergie
  • Modellierung der Wärmeübertragung im stationären Zustand
  • Modellierung der Wärmeübertragung im Übergangszustand
  • Dimensionierung von Wärmetauschern

  Das didaktische Modell, das in diesem Kurs verwendet wird, ist das eines umgekehrten Klassenzimmers. Die Schülerinnen und Schüler sollten sich die vor dem Unterricht ausgeteilten Unterlagen ansehen oder lesen, damit sie die verschiedenen Projekte und Übungen, die im Unterricht gelöst werden, effektiv bearbeiten können. Für eine erste Einführung in das Konzept des Inverted Classroom ist das folgende Video gedacht: https://www.youtube.com/watch?v=UNMx2p9aGAU

Unterrichtsform

Kursbeschreibung

Lernkontrolle

• Schlussprüfung Lernkontrolle Berichte

Notenberechnung / Validierungsmodalitäten

Die Note des Kurses entspricht dem gewichteten Durchschnitt aller Lernkontrollen während des Semesters. Im Falle einer Schlussprüfung entspricht die Note des Kurses dem arithmetischen Mittel aus der Note der Lernkontrolle und der Schlussprüfung.

Bibliografie

Dozierende

Thierry Chappuis