Verfügbarkeit: Wärmeübertragung

Wärmeübertragung: Physikalische Grundlagen, illustrierende Beispiele, Übungsaufgaben mit Musterlösungen ; mit 37 Tabellen

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Herwig, Heinz (VerfasserIn), Moschallski, Andreas (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Wiesbaden Vieweg 2006
Ausgabe:	1. Aufl.
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adam_text	IX Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der illustrierenden Beispiele XIII Formelzeichen XV 1 Einführende Beispiele 1 1.1 Zwei Beispiele aus dem Alltag........................... 1 1.2 Zwei Beispiele aus technischen Anwendungen................... 2 2 Begriffs- und Zielbestimmung 3 2.1 Was ist ..Wärme ?.................................. 3 2.2 Was ist ..Wärmeübertragung ?........................... 4 2.3 Was ist eine ..gute Wärmeübertragung ?...................... 4 2.4 Was soll das Fachgebiet ..Wärmeübertragung leisten können?.......... 6 3 Dimensionsanalytische Überlegungen 9 3.1 Vorüberlegungen.................................. 9 3.2 Das П -Theorem ................................... 9 3.3 Anwendung des П -Theorems auf Probleme der Wärmeübertragung ....... 11 4 Allgemeine Betrachtungen zum Wärmeübergang an Systemgrenzen 15 4.1 Kurz-Charakterisierung verschiedener Formen der Wärmeübertragung...... 15 4.2 Leitungsbasierter Energietransport über eine Systemgrenze............ 15 4.3 Thermische Randbedingungen, konjugierte Probleme............... 17 4.4 Entropieproduktion bei der Wärmeübertragung.................. 19 4.5 Der Grenzfall reversibler Wärmeübertragung ................... 20 5 Wärmeleitung 21 5.1 Energiebilanz.................................... 21 5.2 Fourier-Ansatz als konsumtive Gleichung..................... 23 5.3 Stationäre, eindimensionale Wärmeleitung..................... 25 5.4 Instationäre Wärmeleitung. Einfluss der Biot-Zahl................. 28 5.5 Instationäre Wärmeleitung in einer halbunendlichen ebenen Wand........ 31 5.6 Übungsaufgaben zur Wärmeleitung ........................ 38 5.6.1 Übungsaufgaben und Ergebnisse...................... 38 5.6.2 Lösungswege................................ 42 6 Konvektiver Wärmeübergang 53 6.1 Die Physik des konvektiven Wärmeüberganges .................. 53 6.1.1 Konvektiver Wärmeübergang für Я*— °° .................. 56 6.1.2 Konvektiver Wärmeübergang bei homogenen Geschwindigkeitsprofilen . 57 6.1.3 Konvektiver Wärmeübergang bei turbulenten Strömungen........ 58 Inhalts Verzeichnis 6.1.4 Wärmeübergang bei natürlicher Konvektion entlang von Wänden .... 61 6.1.5 Systematik bei konvektiven Wärmeübergängen.............. 63 6.2 Grundgleichungen zur Beschreibung des konvektiven Wärmeüberganges..... 63 6.2.1 Grundgleichungen für konstante Stoffwerte................ 65 6.2.2 Bezugszustand für konstante Stoffwerte.................. 66 6.2.3 Berücksichtigung variabler Storfwerte................... 67 6.3 Erzwungene Konvektion, laminare Strömung ................... 68 6.3.1 Wärmeübergang bei Körperumströmungen, laminar ........... 69 6.3.2 Wärmeübergang bei Durchströmungen, laminar.............. 74 6.4 Erzwungene Konvektion, turbulente Strömung................... 78 6.4.1 Wärmeübergang bei Körperumströmungen, turbulent........... 78 6.4.2 Wärmeübergang bei Durchströmungen, turbulent............. 82 6.5 Natürliche Konvektion bei Körperumströmungen, laminar ............ 85 6.6 Wärmedurchgang.................................. 88 6.7 Komplexe, technisch bedeutende konvektive Wärmeübergangs-Situationen .... 90 6.7.1 Wärmeübergang am querangeströmten Kreiszylinder........... 90 6.7.2 Wärmeübergang an querangeströmten Kreiszylinder-Bündeln...... 92 6.7.3 Wärmeübergang bei Prallstrahlen..................... 93 6.8 Bewertungskriterien für konvektive Wärmeübergänge............... 95 6.8.1 Ökonomische Analyse konvektiver Wärmeübertragung.......... 97 6.8.2 Exergetische Analyse konvektiver Wärmeübertragung .......... 98 6.9 Übungsaufgaben zur konvektiven Wärmeübertragung............... 106 6.9.1 Übungsaufgaben und Ergebnisse...................... 106 6.9.2 Lösungswege................................ 109 7 Zweiphasen-Wärmeübergang 117 7.1 Die Physik des Zweiphasen-Wärmeüberganges.................. 117 7.2 Dimensionsanalyse und Systematik bei Zweiphasen-Wärmeübergängen..... 120 7.3 Kondensation.................................... 122 7.3.1 Filmkondensation.............................. 122 7.3.2 Tropfenkondensation............................ 125 7.3.3 Strömungskondensation.......................... 127 7.4 Sieden........................................ 128 7.4.1 Behältersieden............................... 128 7.4.2 Strömungssieden.............................. 135 7.5 Übungsaufgaben zum Zweiphasen-Wärmeübergang................ 142 7.5.1 Übungsaufgaben und Ergebnisse...................... 142 7.5.2 Lösungswege................................ 143 8 Wärmeübergang durch Strahlung 147 8.1 Die Physik elektromagnetischer Energieübertragung (Wärmestrahlung) .....147 8.2 Globalbilanzen...................................149 8.2.1 Generelles Vorgehen............................150 8.3 Ideales Strahlungsverhalten / Schwarze Körper..................151 8.3.1 Das Emissionsverhalten Schwarzer Körper................151 8.3.2 Das Absorptionsverhalten Schwarzer Körper...............155 8.3.3 Die Realisierung Schwarzer Körper / Hohlraumstrahlung.........156 Inhaltsverzeichnis XI 8.4 Reales Strahlungsverhal ten / Reale Körper..................... 156 8.4.1 Das Emissionsverhalten realer Körper im Vergleich zum Schwarzen Körper 158 8.4.2 Das Absorptionsverhalten realer Körper im Vergleich zum Schwarzen Körper................................... 159 8.4.3 Das Reflexionsverhalten realer Körper................... 161 8.4.4 Das Transmissionsverhalten realer Körper................. 163 8.5 Strahlungsaustausch zwischen Körpern ...................... 164 8.5.1 Sichtfaktoren für zwei Flächen im Strahlungsaustausch.......... 164 8.5.2 Strahlungsaustausch zwischen zwei Schwarzen Körpern......... 166 8.5.3 Strahlungsaustausch zwischen grauen Lambert-Strahlern......... 167 8.6 Gasstrahlung .................................... 169 8.6.1 Die optische Dicke von Gasschichten................... 169 8.6.2 Absorption und Emission von Gasräumen................. 170 8.7 Besonderheiten bei der Solarstrahlung....................... 171 8.7.1 Extraterrestrische Solarstrahlung...................... 171 8.7.2 Terrestrische Solarstrahlung........................ 173 8.8 Übungsaufgaben zum Wärmeübergang durch Strahlung.............. 176 8.8.1 Übungsaufgaben und Ergebnisse...................... 176 8.8.2 Lösungswege................................ 180 9 Wärmetechnische Apparate 189 9.1 Wärmeübertrager.................................. 189 9.1.1 Bauformen................................. 189 9.1.2 Globalanalyse................................ 190 9.1.3 Verschmutzungen (Fouling) ........................ 191 9.2 Kondensatoren ................................... 192 9.2.1 Bauformen................................. 193 9.3 Verdampfer..................................... 194 9.3.1 Bauformen................................. 195 9.4 Wärmespeicher................................... 195 9.4.1 Auswahl-und Auslegungskriterien..................... 196 9.4.2 Bauformen und Speichermedien...................... 198 10 Messung von Temperaturen und Wärmeströmen 203 10.1 Temperaturmessungen ............................... 203 10.1.1 Berührungsbehaftete Messmethoden.................... 203 10.1.2 Berührungsfreie Messmethoden...................... 206 10.1.3 Temperaturmessungen an Körperoberflächen............... 207 10.2 Wärmestrommessungen............................... 208 10.2.1 Messprinzipien............................... 208 11 Schlussbetrachtung 211 A Arbeitsblätter 213 В Stoffwerte 239 С Standard-Werke zur Wärmeübertragung 243
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