Studienrichtung Anlagenentwicklung
In der Studienrichtung Anlagenentwicklung stehen Verständnis, Konzeption, Konstruktion und Betrieb von Anlagen für thermische und stoffliche Prozesse im Zentrum.
Die Vermittlung wesentlicher Grundlagen wie Thermodynamik werden ergänzt um beispielhafte Anlagen vor allem aus dem Gebiet der Energiewandlung.
Apparate- und Anlagenbau
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Die Studierenden sollen den grundsätzlichen Aufbau und die Funktion von Apparaten in einer Anlage erkennen und den Stand der Technik in den Apparatebau einfließen lassen. Der Zusammenhang zwischen der Funktion und der Konstruktion eines Apparates soll erkannt werden.
Neben der verfahrensabhängigen Materialauswahl sollen die Studierenden die Belastungen von Apparaten identifizieren und in ein Berechnungsverfahren überführen können.
Die Studierenden sind in der Lage, die Berechnung von Apparaten auf der Grundlage einer Spannungsanalyse am zylindrischen Behälter vorzunehmen. Mit dieser Basis werden die Berechnungen nach AD-Regelwerk bzw. DIN-Normen für dünnwandige Behälter eingeordnet.
In dem dazugehörigen Labor werden Untersuchungen zu Spannungshypothesen, zu den an dünn- und dickwandigen Rohren auftretenden Spannungen, zu Spannungen in ebenen Böden, zur Gestaltung von Wärmeübertragungsapparaten, zum Betrieb von Apparaten, zur Wärmeleitung und Ausdehnung von Metallen durchgeführt.
Brennwerttherme
Die Anlage besteht aus einer handelsüblichen mit Erdgas betriebenen Brennwerttherme, die für die Belange der HAW Hamburg modifiziert wurde.
Sie ist mit einem 500-l-Wasserspeicher verbunden und mit zusätzlicher Messtechnik ausgestattet.
In Verbindung mit den am Institut vorhandenen IKA-Kalorimetern stellt die Therme eine Vertiefung des Themas Brenn- und Heizwert dar.
Durchführbare Laborübungen:
- Bilanzierung von Brennwertsystemen
- Abgasmessungen
- Aufheizverhalten eines Wärmespeichers
- Untersuchung des Systems Brennwerttherme/Wärmespeicher.
Wärmepumpe/Speicher
Der Versuchsstand besteht aus:
- einer industriellen Wärmepumpe
- einem Wärmespeicher
- der erforderlichen erweiterten Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie der erforderlichen Versuchsauswerteeinheit
- Erweiterung der an den industriellen Systemen vorhandenen Messtechnik zur Bilanzierung und thermodynamischen Untersuchung des Prozesses
Aufgabenstellungen:
- Bilanzierung von Wärmepumpensystemen
- Ermittlung der Leistungsziffer
- Abhängigkeit der Leistungsziffer von der Wärmequelle
- Aufheizverhalten eines Wärmespeichers
- Untersuchung des Einflusses der Nutzung eines Wärmespeichers auf die Leistungskennziffer
- Untersuchung des Systems Wärmepumpe/Wärmespeicher
Strömungsmaschinen
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Strömungsmaschinen spielen sowohl im Bereich konventioneller als auch erneuerbarer Energiewandlung eine wesentliche Rolle, zum Beispiel als Kernstück hocheffizienter Gas-und-Dampf-Kraftwerke (GuD), aber auch in Wasser- oder Wellenkraftwerken.
Die thermodynamischen und konstruktiven Grundlagen erlernen Sie in diesem Modul.
Kolbenmaschinen
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Kolbenmaschinen, also Verbrennungsmotoren und Kolbenverdichter, sind aus kaum einem Bereich der Industrie wegzudenken.
Die Anforderungen gerade der letzten Jahre und der damit verbundene technologische Wandel haben eine extreme Erhöhung der Komplexität der Kolbenmaschinen bewirkt – vom klassischen mechanischen Kolbentriebwerk zum integrierten mechatronischen Gesamtsystem, das alle Bereiche des Maschinenbaus tangiert.
Mit der Bereitstellung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff, Methanol, Biogas oder anderen synthetisch erzeugten Kraftstoffen stellen Verbrennungsmotoren auch für die nächsten 50 Jahre eine wirtschaftlich bedeutende und ökologisch sinnvolle Brückentechnologie im Rahmen der Energiewende in die Zukunft dar – mit dem Potential einer ausgeglichenen Klimabilanz und Schadstoffemissionen an der Nachweisgrenze.
Im Rahmen unseres seminaristischen Unterrichts und der Praxismodule beschreiben und analysieren die Studierenden die Funktion von Kolbenverdichtern und Verbrennungsmotoren in klassischen und innovativen Ausführungen und Anwendungen hinsichtlich Wirkungsgrad und Schadstoffemissionen. So lernen die Studierenden
- die thermodynamischen Grundlagen von Verbrennungsprozessen für ausgeführte Motoren anwenden können und einfache (nulldimensionale) Modelle zu erstellen
- verschiedene klassische und innovative Kraftstoffe hinsichtlich deren CO2-Bilanz und deren Effekte auf die motorische Verbrennung erläutern zu können
- Kennfelder verschiedener Anwendungen (Straßenfahrzeuge, Schiffe, Generatoren, BHKW, Hybridkonzepte) erklären und die Bedeutung für den Motor als Komponente im Gesamtsystem einzuordnen
- Schadstoffemissionen, deren Ursachen, Maßnahmen zur Reduktion sowie anwendungsabhängige gesetzliche Rahmen für Prüfzyklen und Grenzwerte erklären zu können
- innovative Konzepte zur Optimierung des Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren in Kleingruppen vorzustellen und zu diskutieren
