Hinweise zum Lehrfach Grundlagen der Energiemaschinen (Stand: Juli 09)

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1 Hinweise zum Lehrfach Grundlagen der Energiemaschinen (Stand: Juli 09) Das an der der TU Dresden angebotene Lehrfach Grundlagen der Energiemaschinen besteht aus den Teilfächern Grundlagen der Kolbenmaschinen vertreten durch: Professur für Kälte- und Kryotechnik Inhaber: komm. Leiter: Dr. Ch. Haberstroh Tel. (0351) Fax (0351) Grundlagen der Turbomaschinen vertreten durch: Professur für Thermische Energiemaschinen- und anlagen Inhaber: Herr Prof. Dr. Ing. Uwe Gampe Tel. (0351) oder Fax (0351) Für das Lehrfach Grundlagen der Energiemaschinen ist im Direktstudium eine Studienzeit von einem Semester mit 6 Semesterwochenstunden - davon je 3 Semesterwochenstunden für die Teilfächer Grundlagen der Kolbenmaschinen und Grundlagen der Turbomaschinen - vorgesehen. Im Fernstudium beträgt die Präsenzzeit für das Fach insgesamt 9 Doppelstunden, davon 4 Doppelstunden für das Teilfach Grundlagen der Kolbenmaschinen und 5 Doppelstunden für das Teilfach Grundlagen der Turbomaschinen. Prüfungsanforderungen und Prüfungsmodalitäten: Die Gesamtnote des Lehrfaches Grundlagen der Energiemaschinen ergibt sich als arithmetisches Mittel der Prüfungsnoten der beiden Teilfächer Grundlagen der Kolbenmaschinen und Grundlagen der Turbomaschinen.

2 Hinweise zum Lehrfach Grundlagen der Energiemaschinen Teilfach Grundlagen der Kolbenmaschinen (Stand: Juli 09) An der Technischen Universität Dresden wird das Lehrfach vertreten durch: Professur für Kälte- und Kryotechnik Inhaber: komm. Leiter: Dr. Ch. Haberstroh Tel. (0351) Fax (0351) Ansprechpartner für Fernstudenten: Dr.-Ing. J. Nickl Tel. (0351) Besucheranschrift *) Dresden Münchner Platz 3 Georg-Schumann-Bau, Zimmer A 204 *) Für den Briefverkehr gilt die Postanschrift: Technische Universität Dresden,,, Professur für Kälte- und Kryotechnik, Dresden

3 Zielstellung und Inhalt des Teilfaches Grundlagen der Kolbenmaschinen: Lernziel: Mit dem Teilfach werden die Lernziele Thermodynamische und strömungstechnische Berechnung der Energieumwandlung in den wichtigsten Kolbenmaschinen Kennenlernen der Konstruktionsprinzipien von Hub- und Umlaufkolbenmaschinen verfolgt. Das Teilfach umfaßt folgenden Inhalt: Die Vorgänge im Arbeitsraum der wichtigsten Kolbenmaschinen (Verbrennungsmotor, Verdichter, Pumpe, Entspannungsmaschine) werden unter idealen Bedingungen ("vollkommene Maschine") und verlustbehaftet ("wirkliche Maschine") betrachtet. Für die Baugruppe Triebwerk werden Kinematik und arbeitsstoff- bzw. massenkraftbedingte Bauteilbelastungen sowie Schwungrad-Dimensionierung und konstruktive Gestaltung behandelt. Verdrängungscharakteristik und Konstruktionsprinzipien von ein- und zweiwelligen Umlaufkolbenmaschinen werden erläutert. Die zur Realisierung des Ladungswechsels erforderlichen zwangläufigen bzw. selbsttätigen Steuerungen werden besprochen. Inhaltsübersicht: 1. Überblick und Geschichte 1.1 Das Verdrängerprinzip bei der Energiewandlung 1.2 Die Förderung von Flüssigkeiten und Gasen 1.3 Die Leistung mechanischer Arbeit 1.4 Kolbenmaschinen bei der Kälteerzeugung 2. Vollkommene Kolbenmaschine 2.1 Kreisprozesse und Maschinen 2.2 Die vollkommene Entspannungsmaschine 2.3 Der vollkommene Verdichter 3. Das Arbeitsspiel der wirklichen Kolbenmaschinen 3.1 Leistungsverluste im Zylinder 3.2 Das Arbeitsspiel einer Entspannungsmaschine 3.3 Das Arbeitsspiel eines Verdichters

4 4. Triebwerk der Hubkolbenmaschinen 4.1 Kräfte des Arbeitsstoffs auf das Triebwerk 4.2 Massenkräfte der bewegten Triebwerkteile 4.3 Ungleichförmigkeit und Schwungrad 4.4 Konstruktive Gestaltung von Triebwerkbauteilen 5. Konstruktionsprinzipien der Umlaufkolbenmaschinen 5.1 Gehäuse- und Verdrängergeometrie 5.2 Volumenverhältnis und Arbeitsspiel 6. Steuerung der Kolbenmaschinen 6.1 Selbsttätige Steuerung 6.2 Zwangläufige Steuerung Literaturempfehlungen: Kleinert, H.-J.; Will, G.: Grundlagen der Kolbenmaschinen, Lehrbriefe für das Hochschulfernstudium 9493/1-4, Verlag Technik, Berlin 1973/75 Kleinert, H.-J. (Hrsg.): Taschenbuch Maschinenbau, Bd. 5, Verlag Technik, Berlin 1989 Küttner, K.-H.: Kolbenmaschinen, 6. Aufl., Verlag B. G. Teubner, Stuttgart 1993 An der Professur sind erhältlich: Kleinert/Will: Grundlagen der Kolbenmaschinen: Lehrbrief Teil 1-3 Prüfungsanforderungen und Prüfungsmodalitäten Der Studieninhalt wird in einer schriftlich oder mündlichen Prüfung geprüft. Prüfungsvoraussetzung ist die Vorlage der selbständig gelösten Übungsaufgaben.

5 Hinweise zum Lehrfach Grundlagen der Energiemaschinen Teilfach Grundlagen der Turbomaschinen (Stand: August 09) An der Technischen Universität Dresden wird das Lehrfach vertreten durch: Professur für Thermische Energiemaschinen- und anlagen Inhaber: Herr Prof. Dr. Ing. Uwe Gampe Tel. (0351) Fax (0351) Ansprechpartner für Fernstudenten: Dr.-Ing. G.Buchheim Tel. (0351) Besucheranschrift ) Dresden, Helmholtzstr. 14, Merkel Bau, Zimmer 205 / 206 ) Für den Briefverkehr gilt die Postanschrift: Technische Universität Dresden,,, Professur für Thermische Energiemaschinen- und anlagen, Dresden

6 Lernziel: Es werden Turbomaschinen-Bauarten sowie Einsatzgebiete behandelt und Grundkenntnisse zu Energieumwandlung, Auslegung, Konstruktion und Betriebsverhalten vermittelt. Das Teilfach soll dazu befähigen, die passende Turbomaschine für vorgegebene Einsatzbedingungen und Betriebsparameter auszuwählen und vereinfacht auszulegen bzw. nachzurechnen. Das umfasst die Auswahl von Bauart und Stufenzahl, die Bestimmung der Hauptabmessungen, die überschlägige Auslegung der wichtigsten Funktionselemente und die Berücksichtigung der Energieumwandlungsverluste sowie das Zusammenwirken von Turbomaschine und Energieanlage. Lernziel ist es, ingenieurtypische Aufgabenstellungen zu lösen, die aufgrund ihrer thermodynamischen, strömungs-, strukturmechanischen und werkstofftechnischen Aspekte typisch interdisziplinär sind, und das erworbene Grundlagenwissen bei Entwicklung, Herstellung und Betrieb von Turbomaschinen anwenden zu können. Inhaltsübersicht: 1. Charakterisierung der Turbomaschinen und Turbomaschinen-Bauarten 2. Grundlagen der Energieumwandlung und wichtige Kenngrößen 2.1 Grundprinzip der Energieumwandlung und Grundgleichungen 2.2 Grundlegende Kennzahlen der Turbomaschinenstufe 3. Auslegungsgrundlagen axialer und radialer Turbomaschinenstufen 3.1 Mittelschnittrechnung zur Bestimmung der Hauptabmessungen einer axialen Stufe 3.2 Profilierung und Dimensionierung der Leit- und Laufschaufeln einer axialen Stufe 3.3 Auslegung radialer Turbomaschinenstufen 4. Verluste bei der Energieumwandlung in Turbomaschinenstufen 5. Spezifische Arbeit, Leistung und Wirkungsgrad der Turbomaschinenstufe 6. Konstruktive Ausführung von Turbomaschinenbauteilen 6.1 Beschaufelung axialer und radialer Turbomaschinenstufen 6.2 Turbomaschinenrotoren 6.3 Turbomaschinengehäuse 6.4 Dichtungen zwischen feststehenden und rotierenden Bauteilen

7 Literaturempfehlungen: Als speziell auf das Lehrfach Grundlagen der Turbomaschinen mit dem o. g. Inhalt zugeschnittenes Lehrmaterial steht zur Verfügung: - Sörgel, G. u. a.: Grundlagen der Turbomaschinen. (3 Lehrhefte, 3 Anlagenhefte), TU Dresden 1995/98 (Diese Lehrhefte können an der Professur für Thermische Energiemaschinen und - anlagen der TU Dresden käuflich erworben werden. Weitere Unterlagen zur Belegbearbeitung und interaktive Berechnungsprogramme stehen im Internet im Bildungsportal Sachsen (OPAL) zur Verfügung. Die Zugangsberechtigung unter Nutzung der studentischen Universitätslogins wird in der Konsultation erteilt.) - Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen, Bd. 1 und 2, 4. Auflage, Springer Verlag Beitz, W.; Küttner, K.-H. (Hrsg.): Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, Springer Verlag, Kosmowski, I.; Schramm, G. u. a.: Turbomaschinen, Verlag Technik, Berlin Fischer, K.-F. (Hrsg.): Taschenbuch der Technischen Formeln, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, Hering,E.;Modler,K.H.: Grundwissen des Ingenieurs, 13. Auflage, Hanser Verlag, Bohl,W.; Elmendorf,W.: Strömungsmaschinen, 9.Auflage, Vogel Verlag, Wagner,H. Th.: Strömungs- und Kolbenmaschinen, 4.Auflage, Vieweg Verlag, Kleinert,H.-J-(Hrsg.): Taschenbuch Maschinenbau, Bd.5 Kolbenmaschinen, Strömungsmaschinen, Verlag technik Berlin, 1989 Prüfungsanforderungen und Prüfungsmodalitäten: Der Studieninhalt wird in einer mündlichen Prüfung geprüft. Voraussetzung zur Prüfungszulassung ist die Abgabe der geforderten Belegarbeit.