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Lehrinhalt:

Thermisch hochbelastete Bauteile sind in vielen Bereichen zu finden: So liegen die Heißgastemperaturen in modernen Gasturbinen und Flugtriebwerken mehrere hundert Kelvin über den zulässigen Materialtemperaturen der Turbinenkomponenten. Im Bereich der Elektromobilität führt eine steigende Leistungsdichte der Elektromotoren und der dazugehörigen Leistungselektronik dazu, dass die entstehende Abwärme über immer kleinere Oberflächen abgeführt werden muss. Des Weiteren muss die Batterie für einen effizienten Betrieb in einem engen Temperaturbereich temperiert werden. Dies erfordert aufwändige Kühlverfahren, um den Anforderungen an Betriebssicherheit und Lebensdauer gerecht zu werden.

In dieser Vorlesung werden in einem ersten Schritt die erforderlichen Grundlagen des erzwungenen konvektiven und strahlungsgetriebenen Wärmeübergangs vermittelt. Anschließend werden darauf aufbauend verschiedenen Kühlmethodenvorgestellt, ihre spezifischen Vor- und Nachteile aufgezeigt und neue Ansätze zur weiteren Verbesserung komplexer Kühlmethoden diskutiert. Nachfolgend wird die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Kühlmethoden anhand praktischer Anwendungen dargelegt. Den Abschluss bildet ein Überblick über experimentelle und numerische Methoden zur Charakterisierung des Wärmeübergangs.

Arbeitsaufwand:

Präsenzzeit: 30 h
Selbststudium: 90 h

Lernziele:

Die Studenten können:

• die Grundlagen des erzwungenen konvektiven und strahlungsgetriebenen Wärmeübergangs und der Filmkühlung
  beschreiben
• die verschiedenen Kühlmethoden nennen, unterscheiden und analysieren
• die Vor- und Nachteile der Kühlmethoden bewerten sowie Ansätze zur Verbesserung komplexer Kühlmethoden diskutieren
• Kühlkonzepte für thermisch hochbelastete Bauteile vereinfacht auslege
• expermintelle und numerische Methoden zur Charakterisierung des Wärmeübergangs nennen und beurteilen

Prüfung: mündlich, 30 Minuten
Hilfsmittel: keine