44432 - Prozesssystemtechnik II Modulübersicht

Modulnummer: 44432
Modultitel:Prozesssystemtechnik II
  Process System Technology II
Einrichtung: Fakultät 3 - Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Arellano-Garcia, Harvey
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: jedes Sommersemester
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Die Studierenden sind in der Lage, dynamische und örtlich verteilte Systeme der Verfahrenstechnik mit Hilfe mathematischer Modelle zu beschreiben. Hierzu können Sie aus dem Zusammenhang einer Aufgabenstellung geeignete Annahmen und Vernachlässigungen für die Herleitung eines Modells treffen, diese anschließend auf der Basis von Stoff-, Impuls-, Energie- und Eigenschaftsbilanzen aufstellen und durch kinetische Ansätze, thermodynamische Zustandsgleichungen und geeignete Rand- und Anfangsbedingungen vervollständigen. Darüber hinaus sind die Studierenden in der Lage, systematische Methoden zur Modellreduktion, insbesondere zur Reduktion der Ortskoordinaten, zur Einführung von Quasi-Stationaritätsannahmen und Gleichgewichtsannahmen anzuwenden. Die Studierenden können örtlich verteilte Prozessmodelle mit Hilfe der Finite-Volumen-Methode in Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen überführen, diese in einer numerischen Simulationsumgebung implementieren und lösen.
Inhalte:
  1. Modellierungsstrategie: relevante Skalen, Ein-/ Ausgangsgrößen, Annahmen
  2. Bilanzierung: Partielle Massenbilanzen, Totale Massenbilanzen, Impulsbilanz, Energiebilanzen. Substanzielle und lokale Formulierungen
  3. Entropiebilanz: Quellterme, Triebkräfte und Flüsse
  4. Bilanzierung von Mehrphasensystemen
  5. Konstitutive Gleichungen: Überblick über Kinetiken (Reaktion, Stoff- und Wärmetransport, Impulstransport), thermodynamische Zustandsgleichungen. Stefan-Maxwell-Kinetiken des Stofftransports.
  6. Rand- und Anfangsbedingungen: Arten, schlecht und gut gestellte Probleme
  7. Finite-Volumen-Methode
  8. Charakteristikenmethode
  9. Modellreduktion: Quasistationarität, Gleichgewicht, Integration
  10. Differential-Algebra-Systeme: Differentieller Index, Reduktion des Index, Lösungsmethoden
Empfohlene Voraussetzungen:Prozesssystemtechnik
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Übung / 2 SWS
  • Selbststudium / 120 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • M. Jischa, Konvektiver Impuls-, Wärme- und Stoffaustausch, Vieweg, 1982.
  • R. Taylor, R. Krishna, Multicomponent Mass Transfer, Wiley, 1993.
  • B. Bird, et al., Transport Phenomena, Wiley, 2002.
  • S. I. Sandler, Chemical, Biochemical and Engineering Thermodynamics, Wiley, 2006.
  • S. V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, McGraw-Hill, 1980.
  • A. Varma et al., Mathematical Methods in Chemical Engineering, Oxford U. Press, 1997.
Modulprüfung:Modulabschlussprüfung (MAP)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:
  • Klausur, 120 min.
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Master (universitär) / Energietechnik und Energiewirtschaft / PO 2021 - 1. SÄ 2024
  • Master (universitär) / Maschinenbau / PO 2023
  • Master (universitär) - verringerte Fachsemester / Maschinenbau / PO 2023
  • Master - Duales Studium, praxisintegrierend / Maschinenbau - dual / PO 2023
  • Abschluss im Ausland / Umweltingenieurwesen / keine PO
Bemerkungen:keine
Veranstaltungen zum Modul:

im Sommersemester:

  • 230401 Vorlesung/Übung Prozesssystemtechnik II
  • 230419 Prüfung Prozesssystemtechnik II

im Wintersemester:

  • 230419 Prüfung Prozesssystemtechnik II
Veranstaltungen im aktuellen Semester: