Technische Thermodynamik: theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen ; mit 40 Tafeln, 130 Beispielen, 137 Aufgaben und 181 Kontrollfragen
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| Previous Title: | Cerbe, Günter Einführung in die Thermodynamik |
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| Main Authors: | , |
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Hanser
2008
|
| Edition: | 15., aktualisierte Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
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Inhaltsverzeichnis
Formelzeichen . 13
1 Grundlagen der Thermodynamik. 17
1.1 Aufgabe der Thermodynamik. 17
1.2 Größen und Einheitensysteme. 17
1.2.1 Physikalische Größen und Größenarten. 17
1.2.2 Größengleichungen. 18
1.2.3 Zahlenwertgleichungen. 19
1.2.4 Einheitensysteme. 20
1.3 Thermische Zustandsgrößen. 23
1.3.1 Volumen. 23
1.3.2 Druck. 24
1.3.3 Temperatur. 29
1.4 Thermische Zustandsgieichung. 32
1.4.1 Thermische Zustandsgieichung eines homogenen Systems. 32
1.4.2 Thermische Zustandsgieichung des idealen Gases. 32
1.5 Mengenmaße Kilomol und Normvolumen; molare Gaskonstante. 36
1.5.1 Kilomol. 36
1.5.2 Normvolumen. 37
1.5.3 Molare Gaskonstante. 38
1.6 Thermische Ausdehnung. 40
1.6.1 Längenänderung. 40
1.6.2 Volumenänderung. 42
1.7 Thermodynamisches System. 46
1.7.1 Systeme und Systemgrenzen. 46
1.7.2 Zustandsgrößen und Prozessgrößen. 47
1.7.3 Zustandsänderungen und Prozesse. 48
Kontrollfragen. 51
2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik. 52
2.1 Energieerhaltung, Energiebilanz. 52
2.2 Arbeit am geschlossenen System. 52
2.3 Innere Energie. 56
2.4 Wärme. 58
2.5 Arbeit am offenen System und Enthalpie. 60
2.6 Formulierungen des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik. 66
2.7 Kalorische Zustandsgieichungen. 68
2.7.1 Kalorische Zustandsgieichungen eines homogenen Systems. 68
2.7.2 Spezifische Wärmekapazitäten eines homogenen Systems. 68
2.7.3 Kalorische Zustandsgieichungen des idealen Gases. 72
2.7.4 Spezifische Wärmekapazitäten des idealen Gases . 75
2.7.5 Molare Wärmekapazitäten des idealen Gases. 78
Kontrollfragen. 80
Inhaltsverzeichnis
3 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 82
3.1 Definition der Entropie . 82
3.2 Entropie und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 84
3.3 r.S-Diagramm. 85
3.4 Einfache Zustandsänderungen des idealen Gases. 86
3.4.1 Isochore Zustandsänderung. 88
3.4.2 Isobare Zustandsänderung. 91
3.4.3 Isotherme Zustandsänderung. 95
3.4.4 Isentrope Zustandsänderung. 100
3.4.5 Polytrope Zustandsänderung. 106
3.4.6 Zustandsänderungen in adiabaten Systemen. 115
3.5 Kreisprozesse. 118
3.5.1 Kontinuierlicher Ablauf in Kreisprozessen. 118
3.5.2 Arbeit und Prozessverlauf. 119
3.5.3 Wärmekraftmaschine. 123
3.5.4 Grenzen der thermischen Energieumwandlung. 126
3.5.5 Vergleich reversibler und irreversibler Kreisprozesse. 129
3.5.6 Wärmepumpe und Kältemaschine. 132
3.6 Adiabate Drosselung. 137
3.7 Füllen eines Behälters. 141
3.8 Temperaturausgleich. 142
3.9 Exergie und Anergie. 146
3.9.1 Begrenzte Umwandelbarkeit der inneren Energie und der Wärme . 146
3.9.2 Exergie und Anergie eines strömenden
Fluids
. 148
3.9.3 Exergie und Anergie eines geschlossenen Systems. 151
3.9.4 Exergie und Anergie der Wärme. 152
3.9.5 Exergieverlust. 157
3.9.6 Exergetischer Wirkungsgrad. 160
3.9.7 Energiequalitätsgrad. 160
3.9.8 Energie- und Exergie-Flussbild. 161
Kontrollfragen. 162
4 Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen. 165
4.1 Kreisprozesse für Wärme- und Verbrennungskraftanlagen. 165
4.1.1 Vergleichsprozesse. 165
4.1.2 Bewertungszahlen für die Kreisprozesse. 166
4.2 Kreisprozesse der Gasturbinenanlagen. 172
4.2.1 Arbeitsprinzip der Gasturbinenanlagen. 172
4.2.2 Joule-Prozess als Vergleichsprozess der Gasturbinenanlage. 173
4.2.3 Ericsson-Prozess als Vergleichsprozess der Gasturbinenanlage. 181
4.2.4 Der wirkliche Prozess in der Gasturbinenanlage. 184
4.3 Kreisprozess des Heißgasmotors. 191
4.3.1 Arbeitsprinzip des Heißgasmotors. 191
4.3.2 Stirling-Prozess als Vergleichsprozess des Heißgasmotors. 191
4.3.3 Der wirkliche Prozess im Heißgasmotor. 193
Inhaltsverzeichnis
4.4 Kreisprozesse der Verbrennungsmotoren. 195
4.4.1 Übertragung des Arbeitsprinzips der Motoren in einen Kreisprozess. 195
4.4.2 Otto-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors (Gleichraumprozess) 195
4.4.3 Diesel-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors
(Gleichdruckprozess). 199
4.4.4 Seiliger-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors
(Gemischter Vergleichsprozess). 201
4.4.5 Der wirkliche Prozess in den Verbrennungsmotoren. 203
4.5 Kolbenverdichter. 204
4.5.1 Der verlustlose Kolbenverdichter ohne Schadraum. 204
4.5.2 Bewertungszahlen für den Kolbenverdichter. 209
Kontrollfragen. 216
5 Der Dampf und seine Anwendung in Maschinen und Anlagen. 217
5.1 Das reale Verhalten der Stoffe. 217
5.1.1 Aggregatzustandsänderungen, Phasenwechsel. 217
5.1.2 Thermische Zustandsgieichungen realer
Fluide
. 221
5.1.3
ρ,υ,Γ
-Diagramm
. 224
5.2 Wasserdampf. 225
5.2.1 Zustandsgieichungen des Wasserdampfes. 225
5.2.2 Spezifische Zustandsgrößen. 226
5.2.3 Gleichung von Clausius und Clapeyron. 237
5.2.4 Zustandsänderungen des Wasserdampfes. 238
5.3 Dampfkraftanlagen. 241
5.3.1 Arbeitsprinzip der Dampfkraftanlagen. 241
5.3.2 Clausius-Rankine-Prozess als Vergleichsprozess der Dampfkraftanlage . 242
5.3.3 Verfahren zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades. 247
5.3.4 Zwischenüberhitzen. Verfahren zur Verringerung des Wassergehaltes im
Abdampf. 253
5.3.5 Der wirkliche Prozess in Dampfkraftanlagen. 255
5.4 Kombiniertes Gas-Dampf-Kraftwerk (GUD-Prozess). 262
5.4.1 Zweck der Kombination. 262
5.4.2 Grundschaltung des Gas-Dampf-Kraftwerkes. 262
5.4.3 Wirkungsgrade beim Gas-Dampf-Kraftwerk. 264
5.4.4 Schaltungsbeispiele. 266
5.5 Organische Rankine-Prozesse
(ORC)
. 272
5.5.1 Prozessverlauf. 272
5.5.2 Organische Arbeitsfluide. 273
5.6 Linkslaufende Kreisprozesse mit Dämpfen. 278
Kontrollfragen. 283
6 Gemische. 285
6.1 Zusammensetzung von Gemischen. 285
6.1.1 Massenanteil. 285
6.1.2 Stoffmengenanteil (Molanteil). 286
6.1.3 Molare Masse des Gemisches. 286
6.1.4 Beladung . 287
10 Inhaltsverzeichnis
6.2 Ideale Gemische. 289
6.2.1 Gesetz von Amagat. 289
6.2.2 Partialdichte (Massenkonzentration) und Gemischdichte. 290
6.2.3 Raumanteil. 291
6.2.4 Die extensiven Zustandsgrößen des idealen Gemisches. 293
6.3 Gemisch idealer Gase . 298
6.3.1 Thermische Zustandsgieichung. 298
6.3.2 Partialdruck (Gesetz von
Dalton)
. 298
6.3.3 Mischungsentropie und Exergie eines Gemisches idealer Gase. 299
6.3.4 Zusammensetzung von Gemischen idealer Gase. 302
6.4 Gas-Dampf-Gemisch; Feuchte Luft. 305
6.4.1 Sättigungszustand, Taupunkt. 305
6.4.2 Feuchte Luft als Beispiel eines Gas-Dampf-Gemisches. 307
6.4.3 Zusammensetzung feuchter Luft. 308
6.4.4 Spezifisches Volumen feuchter Luft. 312
6.4.5 Spezifische Enthalpie feuchter Luft. 313
6.4.6
/гд
-Diagramm
von Mollier . 315
6.4.7 Einfache
isobare
Zustandsänderungen feuchter Luft im
/гд
-Diagramm
. 318
Kontrollfragen. 326
7 Strömungsvorgänge. 328
7.1 Kontinuitätsgleichung. 328
7.2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik für Strömungsvorgänge. 329
7.2.1 Arbeitsprozesse. 329
7.2.2 Strömungsprozesse. 334
7.3 Kraftwirkung bei Strömungsvorgängen. 338
7.3.1 Impulssatz. 338
7.3.2 Hauptgleichung der Strömungsmaschinen. 342
7.4 Düsen- und Diffusorströmung. 343
7.4.1 Energieumwandlung in Düsen und
Diffusoren
. 343
7.4.2 Reibungsfreie Düsenströmung. 345
7.4.3 Schallgeschwindigkeit. 349
7.4.4 Reibungsfreie Diffusorströmung. 349
7.4.5 Ausbildung einer Laval-Düse oder eines Überschall-Diffusors. 350
Kontrollfragen. 355
8 Wärmeübertragung. 356
8.1 Arten der Wärmeübertragung. 356
8.2 Wärmeleitung. 356
8.2.1 Ebene Wand. 356
8.2.2 Zylindrische Wand. 362
8.2.3 Hohlkugelwand. 363
8.3 Konvektiver Wärmeübergang. 364
8.3.1 Wärmeübergangsbeziehungen. 364
8.3.2 Ähnlichkeitstheorie des Wärmeübergangs. 365
8.3.3 Wärmeübergang beim Kondensieren und Verdampfen. 376
8.4 Temperaturstrahlung. 380
8.4.1 Einführung. 380
8.4.2 Wärmeübertragung durch Strahlung . 385
8.4.3 Gas- und Flammenstrahlung. 386
Inhaltsverzeichnis 11
8.5 Wärmedurchgang. 387
8.5.1 Wärmedurchgangsbeziehungen. 387
8.5.2 Beeinflussung des Wärmedurchgangs. 389
8.5.3 Zwischentemperaturen. 390
8.6 Wärmeübertrager. 390
8.6.1 Gegen-, Gleich- und Kreuzstrom. 391
8.6.2 Berechnungsverfahren. 394
8.6.3 Verfahrensoptimierung bei der Wärmenutzung . 398
8.6.4 Exergieverlust im Wärmeübertrager. 399
Kontrollfragen. 401
9 Energieumwandlung durch Verbrennung und in Brennstoffzellen. 403
9.1 Umwandlung der Brennstoffenergie durch Verbrennung. 403
9.1.1 Verbrennungstechnische Eigenschaften der Brennstoffe. 403
9.1.2 Verbrennungsvorgang. 406
9.1.3 Reaktionsgleichungen. 407
9.2 Verbrennungsrechnung. 408
9.2.1 Feste und flüssige Brennstoffe. 408
9.2.2 Gasförmige Brennstoffe. 417
9.2.3 Näherungslösungen. 421
9.3 Verbrennungskontrolle. 422
9.3.1 Messmethode. 422
9.3.2 Auswertung der Messung. 423
9.3.3 Verbrennungsdreiecke. 426
9.4 Theoretische Verbrennungstemperatur. 430
9.5 Abgasverlust und feuerungstechnischer Wirkungsgrad. 436
9.5.1 Konventionelle Verbrennungsanlagen. 436
9.5.2 Verbrennungsanlagen mit Kondensation im Abgas. 437
9.6 Abgastaupunkt. 441
9.7 Emissionen aus Verbrennungsanlagen. 442
9.7.1 Einführung. 442
9.7.2 Minderung der Schwefeloxidemission. 446
9.7.3 Minderung der Stickoxidemission. 448
9.7.4 Minderung der Kohlendioxidemission. 451
9.8 Chemische Reaktionen und Irreversibilität der Verbrennung. 456
9.8.1 Enthalpie, Entropie, freie Enthalpie. 456
9.8.2 Brennstoffexergie. 464
9.8.3 Exergieverlust bei der Verbrennung. 468
9.9 Brennstoffzellen . 470
9.9.1 Wirkprinzip. 470
9.9.2 Energetische Bewertung. 471
9.9.3 Bauarten. 475
Kontrollfragen. 479
10 Lösungsergebnisse der Aufgaben. 481
12 Inhaltsverzeichnis
11 Antworten anf die Kontrollfragen. 491
11.1 Grundlagen der Thermodynamik. 491
11.2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik. 492
11.3 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 494
11.4 Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen. 497
11.5 Der Dampf und seine Anwendung in Maschinen und Anlagen. 498
11.6 Gemische. 500
11.7 Strömungsvorgänge . 502
11.8 Wärmeübertragung. 502
11.9 Energieumwandlung durch Verbrennung und in Brennstoffzellen. 504
Anhang. 507
AI Schrifttum. 507
A2 Nachweis verwendeter Unterlagen. 509
A3 Wiederholung häufig benutzter Tafeln. 510
Sachwortverzeichnis. 527 |
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Formelzeichen . 13
1 Grundlagen der Thermodynamik. 17
1.1 Aufgabe der Thermodynamik. 17
1.2 Größen und Einheitensysteme. 17
1.2.1 Physikalische Größen und Größenarten. 17
1.2.2 Größengleichungen. 18
1.2.3 Zahlenwertgleichungen. 19
1.2.4 Einheitensysteme. 20
1.3 Thermische Zustandsgrößen. 23
1.3.1 Volumen. 23
1.3.2 Druck. 24
1.3.3 Temperatur. 29
1.4 Thermische Zustandsgieichung. 32
1.4.1 Thermische Zustandsgieichung eines homogenen Systems. 32
1.4.2 Thermische Zustandsgieichung des idealen Gases. 32
1.5 Mengenmaße Kilomol und Normvolumen; molare Gaskonstante. 36
1.5.1 Kilomol. 36
1.5.2 Normvolumen. 37
1.5.3 Molare Gaskonstante. 38
1.6 Thermische Ausdehnung. 40
1.6.1 Längenänderung. 40
1.6.2 Volumenänderung. 42
1.7 Thermodynamisches System. 46
1.7.1 Systeme und Systemgrenzen. 46
1.7.2 Zustandsgrößen und Prozessgrößen. 47
1.7.3 Zustandsänderungen und Prozesse. 48
Kontrollfragen. 51
2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik. 52
2.1 Energieerhaltung, Energiebilanz. 52
2.2 Arbeit am geschlossenen System. 52
2.3 Innere Energie. 56
2.4 Wärme. 58
2.5 Arbeit am offenen System und Enthalpie. 60
2.6 Formulierungen des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik. 66
2.7 Kalorische Zustandsgieichungen. 68
2.7.1 Kalorische Zustandsgieichungen eines homogenen Systems. 68
2.7.2 Spezifische Wärmekapazitäten eines homogenen Systems. 68
2.7.3 Kalorische Zustandsgieichungen des idealen Gases. 72
2.7.4 Spezifische Wärmekapazitäten des idealen Gases . 75
2.7.5 Molare Wärmekapazitäten des idealen Gases. 78
Kontrollfragen. 80
Inhaltsverzeichnis
3 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 82
3.1 Definition der Entropie . 82
3.2 Entropie und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 84
3.3 r.S-Diagramm. 85
3.4 Einfache Zustandsänderungen des idealen Gases. 86
3.4.1 Isochore Zustandsänderung. 88
3.4.2 Isobare Zustandsänderung. 91
3.4.3 Isotherme Zustandsänderung. 95
3.4.4 Isentrope Zustandsänderung. 100
3.4.5 Polytrope Zustandsänderung. 106
3.4.6 Zustandsänderungen in adiabaten Systemen. 115
3.5 Kreisprozesse. 118
3.5.1 Kontinuierlicher Ablauf in Kreisprozessen. 118
3.5.2 Arbeit und Prozessverlauf. 119
3.5.3 Wärmekraftmaschine. 123
3.5.4 Grenzen der thermischen Energieumwandlung. 126
3.5.5 Vergleich reversibler und irreversibler Kreisprozesse. 129
3.5.6 Wärmepumpe und Kältemaschine. 132
3.6 Adiabate Drosselung. 137
3.7 Füllen eines Behälters. 141
3.8 Temperaturausgleich. 142
3.9 Exergie und Anergie. 146
3.9.1 Begrenzte Umwandelbarkeit der inneren Energie und der Wärme . 146
3.9.2 Exergie und Anergie eines strömenden
Fluids
. 148
3.9.3 Exergie und Anergie eines geschlossenen Systems. 151
3.9.4 Exergie und Anergie der Wärme. 152
3.9.5 Exergieverlust. 157
3.9.6 Exergetischer Wirkungsgrad. 160
3.9.7 Energiequalitätsgrad. 160
3.9.8 Energie- und Exergie-Flussbild. 161
Kontrollfragen. 162
4 Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen. 165
4.1 Kreisprozesse für Wärme- und Verbrennungskraftanlagen. 165
4.1.1 Vergleichsprozesse. 165
4.1.2 Bewertungszahlen für die Kreisprozesse. 166
4.2 Kreisprozesse der Gasturbinenanlagen. 172
4.2.1 Arbeitsprinzip der Gasturbinenanlagen. 172
4.2.2 Joule-Prozess als Vergleichsprozess der Gasturbinenanlage. 173
4.2.3 Ericsson-Prozess als Vergleichsprozess der Gasturbinenanlage. 181
4.2.4 Der wirkliche Prozess in der Gasturbinenanlage. 184
4.3 Kreisprozess des Heißgasmotors. 191
4.3.1 Arbeitsprinzip des Heißgasmotors. 191
4.3.2 Stirling-Prozess als Vergleichsprozess des Heißgasmotors. 191
4.3.3 Der wirkliche Prozess im Heißgasmotor. 193
Inhaltsverzeichnis
4.4 Kreisprozesse der Verbrennungsmotoren. 195
4.4.1 Übertragung des Arbeitsprinzips der Motoren in einen Kreisprozess. 195
4.4.2 Otto-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors (Gleichraumprozess) 195
4.4.3 Diesel-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors
(Gleichdruckprozess). 199
4.4.4 Seiliger-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors
(Gemischter Vergleichsprozess). 201
4.4.5 Der wirkliche Prozess in den Verbrennungsmotoren. 203
4.5 Kolbenverdichter. 204
4.5.1 Der verlustlose Kolbenverdichter ohne Schadraum. 204
4.5.2 Bewertungszahlen für den Kolbenverdichter. 209
Kontrollfragen. 216
5 Der Dampf und seine Anwendung in Maschinen und Anlagen. 217
5.1 Das reale Verhalten der Stoffe. 217
5.1.1 Aggregatzustandsänderungen, Phasenwechsel. 217
5.1.2 Thermische Zustandsgieichungen realer
Fluide
. 221
5.1.3
ρ,υ,Γ
-Diagramm
. 224
5.2 Wasserdampf. 225
5.2.1 Zustandsgieichungen des Wasserdampfes. 225
5.2.2 Spezifische Zustandsgrößen. 226
5.2.3 Gleichung von Clausius und Clapeyron. 237
5.2.4 Zustandsänderungen des Wasserdampfes. 238
5.3 Dampfkraftanlagen. 241
5.3.1 Arbeitsprinzip der Dampfkraftanlagen. 241
5.3.2 Clausius-Rankine-Prozess als Vergleichsprozess der Dampfkraftanlage . 242
5.3.3 Verfahren zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades. 247
5.3.4 Zwischenüberhitzen. Verfahren zur Verringerung des Wassergehaltes im
Abdampf. 253
5.3.5 Der wirkliche Prozess in Dampfkraftanlagen. 255
5.4 Kombiniertes Gas-Dampf-Kraftwerk (GUD-Prozess). 262
5.4.1 Zweck der Kombination. 262
5.4.2 Grundschaltung des Gas-Dampf-Kraftwerkes. 262
5.4.3 Wirkungsgrade beim Gas-Dampf-Kraftwerk. 264
5.4.4 Schaltungsbeispiele. 266
5.5 Organische Rankine-Prozesse
(ORC)
. 272
5.5.1 Prozessverlauf. 272
5.5.2 Organische Arbeitsfluide. 273
5.6 Linkslaufende Kreisprozesse mit Dämpfen. 278
Kontrollfragen. 283
6 Gemische. 285
6.1 Zusammensetzung von Gemischen. 285
6.1.1 Massenanteil. 285
6.1.2 Stoffmengenanteil (Molanteil). 286
6.1.3 Molare Masse des Gemisches. 286
6.1.4 Beladung . 287
10 Inhaltsverzeichnis
6.2 Ideale Gemische. 289
6.2.1 Gesetz von Amagat. 289
6.2.2 Partialdichte (Massenkonzentration) und Gemischdichte. 290
6.2.3 Raumanteil. 291
6.2.4 Die extensiven Zustandsgrößen des idealen Gemisches. 293
6.3 Gemisch idealer Gase . 298
6.3.1 Thermische Zustandsgieichung. 298
6.3.2 Partialdruck (Gesetz von
Dalton)
. 298
6.3.3 Mischungsentropie und Exergie eines Gemisches idealer Gase. 299
6.3.4 Zusammensetzung von Gemischen idealer Gase. 302
6.4 Gas-Dampf-Gemisch; Feuchte Luft. 305
6.4.1 Sättigungszustand, Taupunkt. 305
6.4.2 Feuchte Luft als Beispiel eines Gas-Dampf-Gemisches. 307
6.4.3 Zusammensetzung feuchter Luft. 308
6.4.4 Spezifisches Volumen feuchter Luft. 312
6.4.5 Spezifische Enthalpie feuchter Luft. 313
6.4.6
/гд
-Diagramm
von Mollier . 315
6.4.7 Einfache
isobare
Zustandsänderungen feuchter Luft im
/гд
-Diagramm
. 318
Kontrollfragen. 326
7 Strömungsvorgänge. 328
7.1 Kontinuitätsgleichung. 328
7.2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik für Strömungsvorgänge. 329
7.2.1 Arbeitsprozesse. 329
7.2.2 Strömungsprozesse. 334
7.3 Kraftwirkung bei Strömungsvorgängen. 338
7.3.1 Impulssatz. 338
7.3.2 Hauptgleichung der Strömungsmaschinen. 342
7.4 Düsen- und Diffusorströmung. 343
7.4.1 Energieumwandlung in Düsen und
Diffusoren
. 343
7.4.2 Reibungsfreie Düsenströmung. 345
7.4.3 Schallgeschwindigkeit. 349
7.4.4 Reibungsfreie Diffusorströmung. 349
7.4.5 Ausbildung einer Laval-Düse oder eines Überschall-Diffusors. 350
Kontrollfragen. 355
8 Wärmeübertragung. 356
8.1 Arten der Wärmeübertragung. 356
8.2 Wärmeleitung. 356
8.2.1 Ebene Wand. 356
8.2.2 Zylindrische Wand. 362
8.2.3 Hohlkugelwand. 363
8.3 Konvektiver Wärmeübergang. 364
8.3.1 Wärmeübergangsbeziehungen. 364
8.3.2 Ähnlichkeitstheorie des Wärmeübergangs. 365
8.3.3 Wärmeübergang beim Kondensieren und Verdampfen. 376
8.4 Temperaturstrahlung. 380
8.4.1 Einführung. 380
8.4.2 Wärmeübertragung durch Strahlung . 385
8.4.3 Gas- und Flammenstrahlung. 386
Inhaltsverzeichnis 11
8.5 Wärmedurchgang. 387
8.5.1 Wärmedurchgangsbeziehungen. 387
8.5.2 Beeinflussung des Wärmedurchgangs. 389
8.5.3 Zwischentemperaturen. 390
8.6 Wärmeübertrager. 390
8.6.1 Gegen-, Gleich- und Kreuzstrom. 391
8.6.2 Berechnungsverfahren. 394
8.6.3 Verfahrensoptimierung bei der Wärmenutzung . 398
8.6.4 Exergieverlust im Wärmeübertrager. 399
Kontrollfragen. 401
9 Energieumwandlung durch Verbrennung und in Brennstoffzellen. 403
9.1 Umwandlung der Brennstoffenergie durch Verbrennung. 403
9.1.1 Verbrennungstechnische Eigenschaften der Brennstoffe. 403
9.1.2 Verbrennungsvorgang. 406
9.1.3 Reaktionsgleichungen. 407
9.2 Verbrennungsrechnung. 408
9.2.1 Feste und flüssige Brennstoffe. 408
9.2.2 Gasförmige Brennstoffe. 417
9.2.3 Näherungslösungen. 421
9.3 Verbrennungskontrolle. 422
9.3.1 Messmethode. 422
9.3.2 Auswertung der Messung. 423
9.3.3 Verbrennungsdreiecke. 426
9.4 Theoretische Verbrennungstemperatur. 430
9.5 Abgasverlust und feuerungstechnischer Wirkungsgrad. 436
9.5.1 Konventionelle Verbrennungsanlagen. 436
9.5.2 Verbrennungsanlagen mit Kondensation im Abgas. 437
9.6 Abgastaupunkt. 441
9.7 Emissionen aus Verbrennungsanlagen. 442
9.7.1 Einführung. 442
9.7.2 Minderung der Schwefeloxidemission. 446
9.7.3 Minderung der Stickoxidemission. 448
9.7.4 Minderung der Kohlendioxidemission. 451
9.8 Chemische Reaktionen und Irreversibilität der Verbrennung. 456
9.8.1 Enthalpie, Entropie, freie Enthalpie. 456
9.8.2 Brennstoffexergie. 464
9.8.3 Exergieverlust bei der Verbrennung. 468
9.9 Brennstoffzellen . 470
9.9.1 Wirkprinzip. 470
9.9.2 Energetische Bewertung. 471
9.9.3 Bauarten. 475
Kontrollfragen. 479
10 Lösungsergebnisse der Aufgaben. 481
12 Inhaltsverzeichnis
11 Antworten anf die Kontrollfragen. 491
11.1 Grundlagen der Thermodynamik. 491
11.2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik. 492
11.3 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 494
11.4 Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen. 497
11.5 Der Dampf und seine Anwendung in Maschinen und Anlagen. 498
11.6 Gemische. 500
11.7 Strömungsvorgänge . 502
11.8 Wärmeübertragung. 502
11.9 Energieumwandlung durch Verbrennung und in Brennstoffzellen. 504
Anhang. 507
AI Schrifttum. 507
A2 Nachweis verwendeter Unterlagen. 509
A3 Wiederholung häufig benutzter Tafeln. 510
Sachwortverzeichnis. 527 |
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