Wärme- und Stoffübertragung in der Thermoprozesstechnik: Grundlagen, Berechnungen, Prozesse ; [inklusive e-Book]
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Essen
Vulkan-Verl.
2014
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| Schriftenreihe: | Edition GWI - EWI International
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS VII
INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG 1
1. ARTEN DER WAERME- UND STOFFUEBERTRAGUNG 7
1.1 MECHANISMEN 8
1.2 TRANSPORTANSAETZE FUER LEITUNG UND DIFFUSION 8
1.3 WAERMEUEBERGANG ZWISCHEN WAND UND FLUID 11
1.4 WAERMETRANSPORT DURCH STRAHLUNG 17
1.5 BEDEUTUNG 19
2. STATIONAERE WAERMELEITUNG 21
2.1 WAERMELEITUNG DURCH EINSCHICHTIGE WAENDE 22
2.2 WAERMEDURCHGANG BEI EINSCHICHTIGEN WAENDEN 25
2.3 WAERMEDURCHGANG BEI MEHRSCHICHTIGEN WAENDEN 26
2.4 WAERMEWIDERSTAENDE 28
2.5 TEMPERATURABHAENGIGER WAERMELEITKOEFFIZIENT 38
2.6 WAERMELEITUNG IN RIPPEN 41
2.7 WIRKUNG VON WAERMEDAEMMUNGEN 50
2.8 LEITUNG MIT GLEICHVERTEILTEN WAERMEQUELLEN 55
2.9 THERMISCHER KONTAKTWIDERSTAND ZWISCHEN OBERFLAECHEN 57
3. WAERMEUEBERTRAGUNG DURCH KONVEKTION 61
3.1 GRENZSCHICHTSGLEICHUNGEN 62
3.2 UEBERSTROEMTE KOERPER 64
3.2.1 REIBUNGSFREI UEBERSTROEMTE PLATTE 64
3.2.2 GRENZSCHICHT UEBERSTROEMTER PLATTEN 68
3.2.3 NUSSELTFUNKTIONEN 72
3.3 DURCHSTROEMTE KOERPER 80
3.3.1 DEFINITION DES WAERMEUEBERGANGSKOEFFIZIENTEN 80
3.3.2 NUSSELTFUNKTIONEN 82
3.4 DUESENFELDER 88
3.4.1 EINZELNER LUFTSTRAHL 88
3.4.2 EINZELNER WASSERSTRAHL 91
3.4.3 FELDER VON EINZELDUESEN BEI EBENEN WAENDEN 92
3.4.4 LOCHKANAELE BEI EBENEN WAENDEN 96
3.4.5 LOCHPLATTEN BEI EBENEN WAENDEN 97
3.4.6 DUESEN BEI ZYLINDRISCHEN KOERPERN 99
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VIII INHALTSVERZEICHNIS
3.4.7 ZUSAMMENFASSUNG DER NUSSELTFUNKTIONEN 101
3.5 ROHRBUENDEL 105
3.6 SCHUETTUNGEN 110
3.7 FREIE KONVEKTION 112
3.7.1 GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN 112
3.7.2 NUSSELTFUNKTION 115
3.7.3 UEBERLAGERUNG VON ERZWUNGENER UND FREIER KONVEKTION 116
4. VERDAMPFUNG UND KONDENSATION 121
4.1 VERDAMPFUNG 122
4.1.1 PHAENOMENOLOGIE 122
4.1.2 NUSSELTFUNKTIONEN 125
4.1.3 VERDAMPFERTECHNIK 126
4.2 KONDENSATION 128
4.2.1 TROPFENKONDENSATION 129
4.2.2 FILMKONDENSATION 129
5. WAERMEUEBERTRAGER 135
5.1 KONSTANTE WAERMESTROMDICHTE 136
5.2 KONSTANTE WANDTEMPERATUR 137
5.3 WAERMEUEBERTRAGUNG FLUID-FLUID 138
5.3.1 TEMPERATURVERLAEUFE 138
5.3.2 GLEICHE KAPAZITAETSSTROEME (GEGENSTROM) 141
5.3.3 UNGLEICHE KAPAZITAETSSTROMVERHAELTNISSE 142
5.4 AUSLEGUNG VON WAERMEUEBERTRAGERN 143
6. STATIONAERER STOFFTRANSPORT 153
6.1 DIFFUSIONSMECHANISMEN 154
6.1.1 DEFINITION DER KONZENTRATIONEN 154
6.1.2 MOLARE DIFFUSION 156
6.1.3 PORENDIFFUSION 160
6.1.4 DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN 163
6.2 STOFFUEBERTRAGUNG 165
6.2.1 ANALOGER MECHANISMUS 165
6.2.2 EINFLUSS DES STEFANSTROMS 167
6.3 STATIONAERE DIFFUSION OHNE STOFFQUELLEN 170
6.3.1 EINSCHICHTIGE WAND 170
6.3.2 STOFFDURCHGANG 173
6.4 STATIONAERE DIFFUSION MIT STOFFQUELLEN 179
X INHALTSVERZEICHNIS
6.5 STOFFUEBERGANG ZWISCHEN ZWEI PHASEN 184
6.6 VERDAMPFUNG VON FLUESSIGKEITEN 188
6.6.1 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG 188
6.6.2 DARSTELLUNG MIT WIDERSTAENDEN 190
6.6.3 VERDAMPFUNG VON TROPFEN 191
6.7 KALKSTEINZERSETZUNG (TOPOCHEMISCHE REAKTION) 198
6.7.1 MECHANISMUS 198
6.7.2 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG 201
6.7.3 VEREINFACHTE LOESUNG 203
7. KUEHLUNG HEISSER METALLE MIT FLUESSIGKEITEN 207
7.1 PHAENOMENOLOGIE 208
7.1.1 KUEHLTECHNIKEN 208
7.1.2 WAERMEUEBERGANGSMECHANISMUS 209
7.1.3 VERZUGSREDUZIERUNG 214
7.2 TAUCHKUEHLUNG 215
7.2.1 PHAENOMENOLOGIE DES WAERMEUEBERGANGS 215
7.2.2 WAERMEUEBERGANG WAEHREND DER FILMVERDAMPFUNG 217
7.2.3 DAMPFFILMDICKE 222
7.2.4 WIRKUNG VON EINFLUSSGROESSEN 223
7.2.5 TECHNISCHE BEEINFLUSSUNG 226
7.3 SPRITZKUEHLUNG 228
7.3.1 DUESENTECHNIK 228
7.3.2 WAERMEUEBERGANGSMECHANISMUS 234
7.3.3 FILMVERDAMPFUNG 236
7.3.4 LEIDENFROSTTEMPERATUR 241
7.3.5 BLASENVERDAMPFUNG 242
7.3.6 EINFLUSS DER WASSERTEMPERATUR 243
7.3.7 EINFLUSS DER OBERFLAECHENRAUIGKEIT 244
7.4 STRAHLKUEHLUNG 246
7.4.1 MECHANISMUS 246
7.4.2 EINFLUSS DER STRAHLGESCHWINDIGKEIT 248
7.4.3 WAERMEUEBERGANG 249
7.5 WASSERQUALITAET 251
7.5.1 GELOESTE SALZE 251
7.5.2 GELOESTE GASE 254
7.5.3 ADDITIVE 255
INHALTSVERZEICHNIS XI
8. STRAHLUNG 259
8.1 INTENSITAET 260
8.2 STRAHLUNGSEIGENSCHAFTEN 262
8.2.1 MATERIALVERHALTEN 262
8.2.2 EMISSION VON FESTKOERPERN 264
8.2.3 ABSORPTIONSMECHANISMUS TRANSPARENTER KOERPER 268
8.2.4 AEQUIVALENTE SCHICHTDICKE TRANSPARENTER KOERPER 269
8.2.5 EMISSION VON FLUESSIGKEITEN 270
8.2.6 EMISSION VON GASEN 271
8.2.7 EMISSION VON RUSS UND STAUB 275
8.2.8 SCHEINBARER EMISSIONSGRAD RAUER FLAECHEN 277
8.3 SICHTFAKTOREN 280
8.4 STRAHLUNGSAUSTAUSCH 292
8.4.1 BERECHNUNGSMETHODE 292
8.4.2 STRAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN ZWEI WAENDEN 296
8.4.3 STRAHLUNGSSCHIRME 298
8.4.4 STRAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN DREI WAENDEN 301
8.4.5 STRAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN ZWEI WAENDEN MIT ABSORBIERENDEM GAS
304
8.4.6 STRAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN DREI WAENDEN UND EINEM ABSORBIERENDEN
GAS. 306
8.4.7 STRAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN EINEM GAS UND EINER UMHUELLENDEN WAND
307
8.4.8 STRAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN EINEM GAS UND EINEM SOLID BEI
ADIABATEN
WAENDEN 308
8.4.9 BEHEIZUNG MIT STRAHLROHREN 310
8.4.10 ABSTRAHLUNG INS WELTALL 313
8.5 UEBERLAGERUNG VON STRAHLUNG UND KONVEKTION 325
8.5.1 RADIATIVER WAERMEUEBERGANGSKOEFFIZIENT 325
8.5.2 MESSUNG GASTEMPERATUR 326
8.5.3 SEKUNDAERSTRAHLUNG IN KANAELEN 327
8.6 TREIBHAUSEFFEKT 328
8.6.1 GLASHAUS 328
8.6.2 TREIBHAUSEFFEKT DER ATMOSPHAERE 331
9. INSTATIONAERE WAERMELEITUNG 339
9.1 THERMISCH DUENNE KOERPER 340
9.1.1 NEWTON'SCHES KAPAZITAETSMODELL 340
9.1.2 KONSTANTE UMGEBUNGSTEMPERATUR 341
9.1.3 LINEARE AENDERUNG DER UMGEBUNGSTEMPERATUR 344
9.1.4 SCHWINGUNG DER UMGEBUNGSTEMPERATUR 346
9.1.5 KOERPER MIT INNEREN WAERMEQUELLEN 349
XII INHALTSVERZEICHNIS
9.2 THERMISCH DICKE KOERPER 353
9.2.1 HERLEITUNG DER FOURIER'SCHEN DIFFERENTIALGLEICHUNG 354
9.2.2 DIMENSIONSLOSE DARSTELLUNG 358
9.2.3 LOESUNG FUER KONSTANTE UMGEBUNGSTEMPERATUR 359
9.2.4 LOESUNG FUER KONSTANTE OBERFLAECHENTEMPERATUR 362
9.2.5 NAEHERUNGSLOESUNG BEI KONSTANTER UMGEBUNGSTEMPERATUR 364
9.2.6 NAEHERUNGSLOESUNG FUER WAERMEUEBERGANG DURCH STRAHLUNG 367
9.2.7 LINEARER ANSTIEG DER UMGEBUNGSTEMPERATUR 368
9.2.8 NAEHERUNGSLOESUNG FUER KALORISCHE TEMPERATUR 369
9.2.9 MEHRDIMENSIONALE WAERMELEITUNG 370
9.2.10 TEMPERATURAUSGLEICH IN ADIABATEN KOERPERN 372
9.3 INSTATIONAERE WAERMELEITUNG IN HALBUNENDLICHEN KOERPERN 381
9.3.1 TEMPERATURVERLAUF 381
9.3.2 KONSTANTE OBERFLAECHENTEMPERATUR 382
9.3.3 KONTAKTTEMPERATUR 383
9.3.4 KONSTANTE UMGEBUNGSTEMPERATUR 384
9.3.5 KONSTANTE WAERMESTROMDICHTE 385
9.4 KONDUKTIVE ERWAERMUNG 390
10. INSTATIONAERE DIFFUSION 393
10.1 FICK'SCHE DIFFERENTIALGLEICHUNG 394
10.2 AUFKOHLUNG VON STAHL 396
11. SCHMELZEN UND ERSTARRUNG 401
11.1 SCHMELZEN 402
11.1.1 BASISGLEICHUNGEN FUER SCHMELZEN 402
11.2 LOESUNGSSCHMELZEN 409
11.2.1 QUALITATIVE BESCHREIBUNG 409
11.2.2 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG 410
11.2.3 NAEHERUNGSVERFAHREN 411
11.3 MECHANISMUS VON ERSTARRUNGSVORGAENGEN 413
11.4 ERSTARRUNG BEI DUENNEN ODER TEILBEGRENZENDEN WAENDEN 414
11.4.1 AUSGANGSGLEICHUNGEN 414
11.4.2 ANALYTISCHE LOESUNG BEI QUASISTATIONAEREN TEMPERATURPROFILEN 418
11.4.3 ANALYTISCHE LOESUNG BEI KONSTANTER OBERFLAECHENTEMPERATUR 424
11.4.4 NAEHERUNGSLOESUNG BEI KONSTANTEM WAERMEUEBERGANG 426
11.4.5 EINFLUSS DER FLUESSIGKEITSUEBERHITZUNG 428
11.4.6 ERSTARRUNGSLAENGE BEIM STRANGGUSS 430
11.4.7 ERSTARRUNGSVERLAUF IN DER KOKILLE 434
INHALTSVERZEICHNIS XIII
11.5 ERSTARRUNG BEI THERMISCH DICKEN WAENDEN 438
11.5.1 AUSGANGSGLEICHUNGEN 438
11.5.2 LOESUNG BEI QUASISTATIONAEREN TEMPERATURPROFILEN 441
11.6 ERSTARRUNG BEI HALBUNENDLICH DICKEN WAENDEN 445
11.7 ERSTARRUNG IN FEUCHTEN, HALBUNENDLICHEN KOERPERN 448
12. DREHROHROEFEN 451
12.1 BAUARTEN UND PROZESSE 452
12.2 TRANSVERSALE SCHUETTGUTBEWEGUNG 455
12.2.1 BEWEGUNGSFORMEN 455
12.2.2 SCHUETTWINKEL 457
12.2.3 ROLLING MOTION 458
12.3 AXIALTRANSPORT 459
12.3.1 BETTTIEFENPROFIL 459
12.3.2 MITTLERE VERWEILZEIT 461
12.4 KONTAKTWAERMEUEBERGANG 461
12.5 KONVEKTIVER WAERMEUEBERGANG 466
12.6 WAERMEUEBERGANG DURCH STRAHLUNG 468
12.7 REGENERATIVER WAERMEUEBERGANG DER WAND 469
12.7.1 TEMPERATURVERLAUF IN DER WAND 469
12.7.2 VEREINFACHTE MODELLIERUNG 470
12.7.3 WAERMEUEBERGANGSKOEFFIZIENTEN 474
12.8 PERIPHERE TEMPERATURSCHWANKUNGEN DER WAND 476
12.9 WAERMEVERLUST DURCH DIE WAND 478
12.10 PROZESSMODELLIERUNG 480
13. SCHACHTOEFEN 483
13.1 PROZESSE UND BAUARTEN 484
13.2 KONVEKTIVER WAERME- UND STOFFUEBERGANG 487
13.3 WAERMEUEBERGANG DURCH GASSTRAHLUNG 489
13.4 RADIATIVE WAERMELEITFAEHIGKEIT 492
13.5 DRUCKVERLUST 493
13.6 LUECKENGRAD 494
13.7 PROZESSMODELLIERUNG 495
13.7.1 AUSGANGSGLEICHUNGEN 495
13.7.2 TEMPERATURDIFFERENZ IM PARTIKEL 498
13.7.3 LAENGE DER KUEHLZONE 499
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
14. TUNNELWAGENOEFEN 503
14.1 BAUARTEN UND PROZESSE 504
14.2 KONVEKTION 508
14.2.1 SPEZIFISCHE MERKMALE 508
14.2.2 WAERMEUEBERTRAGUNG BEI TELLERN 509
14.2.3 WAERMEUEBERGANG BEI KOMPAKTEN STEINEN 511
14.2.4 WAERMEUEBERGANG BEI HOCHLOCHZIEGELN 514
14.3 STRAHLUNG 515
14.4 PROZESSMODELLIERUNG 516
14.4.1 BETRACHTUNGSWEISE 516
14.4.2 ENERGIEVERBRAUCH 516
15. ROLLENHERDOEFEN 521
15.1 BAUARTEN UND PROZESSE 522
15.2 WAERMEUEBERGANG DURCH STRAHLUNG 527
15.2.1 FREIER OFENRAUM 527
15.2.2 TERTIAERHEIZFLAECHEN 529
15.3 WAERMEUEBERTRAGUNG DURCH DIE ROLLEN 530
15.3.1 KONTAKTWAERMEUEBERGANG 530
15.3.2 REGENERATIVER TRANSPORT 534
15.3.3 NAEHERUNG FUER WAERMEUEBERGANG 539
15.3.4 EINFLUSS DER ROLLEN 540
15.4 PROZESSMODELLIERUNG 541
FORMELZEICHEN 543
ANHANG SS
A TEMPERATURABHAENGIGE, THERMOPHYSIKALISCHE STOFFWERTE
(DICHTE, SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET, WAERMELEITFAEHIGKEIT, EMISSIONSGRADE,
DIFFUSIONSKOEFFIZIENT, VISKOSITAET) MM
A1 GASE
A2 FLUESSIGKEITEN 3
A3 FESTKOERPER BEI SPEZIFISCHEN TEMPERATUREN CS
A4 STAEHLE SU
A5 PULVERMETALLURGISCHEN (PM-)STAEHLE
A6 NICHTEISENMETALLE IS
INHALTSVERZEICHNIS
XV
A
A7 NICHTMETALLISCHE ANORGANISCHE MATERIALIEN
A7.1 FEUERFESTE WERKSTOFFE SS
A7.2 WAERMEDAEMMMATERIALIEN
A7.3 SONSTIGE MATERIALIEN
B EINHEITEN 13
B1 VIELFACHE VON EINHEITEN SP
B2 UMRECHNUNG VON EINHEITEN
C AEHNLICHKEITSKENNZAHLEN 3
LITERATURVERZEICHNIS
Q
FIRMENVERZEICHNIS 549
INSERENTENVERZEICHNIS 550
E
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SEITE IV. |
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