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Free and Open-Source Teaching: Understanding Exergy Using Thermal Engineering Systems in Python (TESPy)

Hofmann, Mathias und Witte, Francesco und Fritz, Malte und Freißmann, Jonas und Tuschy, Ilja und Tsatsaronis, George (2023) Free and Open-Source Teaching: Understanding Exergy Using Thermal Engineering Systems in Python (TESPy). In: 36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, ECOS 2023, Seiten 195-209. ECOS. 36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2023), 2023-06-25 - 2023-06-30, Las Palmas de Gran Canaria, Spanien. doi: 10.52202/069564-0019. ISBN 978-171387492-8.

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Offizielle URL: https://www.proceedings.com/069564-0019.html

Kurzfassung

In energy or chemical engineering, a representation of highly complex processes is often only possible through a simulation. Conducting experiments or building demonstrators is far too costly and time-consuming. Applying exergy-based methods is beneficial to reveal thermodynamic inefficiencies and to propose appropriate optimization approaches for energy conversion processes. Therefore, teaching theory and software-based application of such methods are essential in engineering study programs. This paper presents a didactic concept for open educational resources on exergy analysis covering the introduction to the exergy method, its distinction from the energy analysis, and its application to various case studies. The course aims to combine thermodynamic understanding with numerical mathematics and object-oriented programming. Students learn to build and run models of energy conversion systems and conduct respective exergy analyses using the software Thermal Engineering Systems in Python (TESPy). The course material is developed using Jupyter notebooks, which offer a flexible connection between theory and code. Results are reproducible and can be tested and developed further by the open-source community. The advantages of exergy-based methods can be illustrated by evaluating and visualizing real thermodynamic losses using Grassmann or waterfall diagrams. Process understanding can be deepened further by parameter analysis showing their impact on components and the overall process. Finally, the acquired knowledge is transferred to more complex problems with multiple components or more than one product.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196365/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Free and Open-Source Teaching: Understanding Exergy Using Thermal Engineering Systems in Python (TESPy)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hofmann, Mathiashofmann (at) iet.tu-berlin.dehttps://orcid.org/0000-0002-1541-3874NICHT SPEZIFIZIERT
Witte, Francescofrancesco.witte (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4019-0390NICHT SPEZIFIZIERT
Fritz, MalteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Freißmann, JonasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tuschy, Iljailja.tuschy (at) hs-flensburg.dehttps://orcid.org/0000-0003-3442-4170NICHT SPEZIFIZIERT
Tsatsaronis, Georgegeorgios.tsatsaronis (at) tu-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Erschienen in:36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, ECOS 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.52202/069564-0019
Seitenbereich:Seiten 195-209
Verlag:ECOS
ISBN:978-171387492-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermodynamics, Exergy, Exergy-based methods, Simulation, Python, Online class
Veranstaltungstitel:36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2023)
Veranstaltungsort:Las Palmas de Gran Canaria, Spanien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:25 Juni 2023
Veranstaltungsende:30 Juni 2023
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Energiesystemtransformation
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Systemanalyse und Technologiebewertung
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemanalyse, OL
Hinterlegt von: Witte, Francesco
Hinterlegt am:02 Aug 2023 13:24
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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