Grundlagen der Technischen Thermodynamik: Lehrbuch für Studierende der Ingenieurwissenschaften
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2016]
|
| Edition: | 8., überarbeitete und erweiterte Auflage |
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| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XIV, 511 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm |
| ISBN: | 9783658151478 3658151471 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 T H ERM O D Y N A M ISCH E G RU ND B EGRIFFE
.
1
1.1 ANWENDUNGSGEBIETE DER T HERM ODYNAM
IK.1
1.2 SYSTEM
.3
1.3 ZUSTAND, ZUSTANDSGROESSEN,
ZUSTANDSAENDERUNGEN.4
1.4 PROZESS,
PROZESSGROESSEN.7
2 D ER ER STE H A U P TSA TZ DER T H ERM OD YN AM IK
.9
2.1 DAS PRINZIP VON DER ERHALTUNG DER E N ERG
IE.9
2.2 POTENTIELLE E N ERG
IE.
10
2.3 KINETISCHE ENERGIE
.
13
2.4 ARBEIT
.
14
2.4.1 VOLUMENAENDERUNGSARBEIT
.
14
2.4.2 KUPPLUNGSARBEIT
.
16
2.4.3 VERSCHIEBEARBEIT
.
16
2.4.4
DRUCKAENDERUNGSARBEIT.
17
2.4.5 R
EIBUNGSARBEIT.
19
2.5 THERMISCHE E N E RG IE
.
20
2.5.1 INNERE ENERGIE
.21
2.5.2 WAERME
.
22
2.5.3 ENTHALPIE
.
23
2.6
ENERGIEBILANZEN.
24
2.6.1 ENERGIEBILANZ FUER DAS GESCHLOSSENE S Y STE M
.
24
2.6.2 ENERGIEBILANZ FUER DAS OFFENE SYSTEM
.26
2.7 WAERMEKAPAZITAET
.
30
2.7.1 SPEZIFISCHE W AERM
EKAPAZITAET.31
2.7.2 DIE SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET DER GASE
.34
3 D ER ZW EITE H A U P TSA TZ DER T H E R M O D Y N A M IK
.37
3.1 DIE AUSSAGE DES ZWEITEN HAUPTSATZES
. 37
3.1.1 REVERSIBLE UND IRREVERSIBLE PROZESSE
. 38
3.1.2 QUASISTATISCHE ZUSTANDSAENDERUNGEN
.39
3.2 IRREVERSIBLE VORGAENGE
.
40
3.2.1 REIBUNG
.
40
3.2.2 TEMPERATURAUSGLEICH
.41
3.2.3
DRUCKAUSGLEICH.
41
3.2.4 D
ROSSELUNG.
42
3.3 ENTROPIE
.
43
3.3.1 REVERSIBLE ERSATZPROZESSE ADIABATER PROZESSE
.
44
3.3.2 DIE BERECHNUNG DER ENTROPIEAENDERUNG
.46
3.3.3 DIE ENTROPIE ALS ZUSTANDSGROESSE, TOTALES DIFFERENTIAL
.
46
3.4 DIE ENTROPIEAENDERUNG DER IRREVERSIBLEN V ORGAENGE
.
49
3.4.1 REIBUNG
.
49
3.4.2 TEMPERATURAUSGLEICH
.
50
3.4.3
DRUCKAUSGLEICH.
52
3.4.4 D
ROSSELUNG.
53
3.5 NICHTADIABATER PROZESS UND REVERSIBLER
ERSATZPROZESS.53
3.5.1 ISENTROPE; DEUTUNGEN DES ENTROPIEBEGRIFFS
.
55
3.5.2 ENTROPIEDIAGRAMME
.56
3.5.3 KREISINTEGRAL, THERMODYNAMISCHE TEMPERATUR
.58
3.5.4 DISSIPATIVE ENERGIE
.
60
4 ID EALE G ASE
.
63
4.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG
.
63
4.1.1 GESETZ VON BOYLE UND M ARIOTTE
.
63
4.1.2 GESETZ VON GAY-LUSSAC
.
63
4.1.3 PHYSIKALISCHER N ORM ZUSTAND
.
64
4.1.4 GASTHERMOMETER
.65
4.1.5 SPEZIELLE G ASKONSTANTE. 66
4.1.6 ALLGEMEINE G ASKONSTANTE
.
68
4.2 KALORISCHE ZUSTANDSGROESSEN DER IDEALEN G A S E
.
68
4.2.1 INNERE ENERGIE
.
69
4.2.2 ENTHALPIE
.
69
4.2.3 ENTROPIE
.
70
4.3 ZUSTANDSAENDERUNGEN
.
71
4.3.1 ISOCHORE
.
71
4.3.2 ISOBARE
.
73
4.3.3 ISOTHERM
E.76
4.3.4 ISENTROPE
.
78
4.3.5 POLYTROPE
.
83
4.3.6 ZUSTANDSAENDERUNGEN MIT VERAENDERLICHER MASSE
.
90
4.4 THERMISCHE ENERGIE UND ARBEIT IM T, S-DIAGRAMM
.
91
4.5 MISCHUNGEN IDEALER G A S E
.
.
93
4.5.1 DER MISCHUNGSVORGANG IM ABGESCHLOSSENEN SYSTEM
.
96
4.5.2 MISCHUNG BEI UNVERAENDERTEM GESAMTVOLUMEN
.
99
4.5.3 MISCHUNG OHNE TEMPERATUR- UND DRUCKAENDERUNG BEI UNVERAENDERTEM
GESAMTVOLUMEN.100
4.5.4 DER MISCHUNGSVORGANG IM OFFENEN SYSTEM
.102
5 R EA LE G ASE UND D AEM P FE
.
109
5.1 EIGENSCHAFTEN DER DAEMPFE
.
109
5.1.1 PHASENUEBERGAENGE
.
109
5.1.2 ZWEIPHASENGEBIETE
.110
5.1.3 SIEDEN UND KONDENSIEREN
.111
5.1.4 VERDUNSTEN UND T A U E N
.
113
5.1.5 FLUESSIGKEIT
.
115
5.1.6 N ASSDAM
PF.
118
5.1.7 UEBERHITZTER DAMPF
.
121
5.2 ZUSTANDSDIAGRAMME
.122
5.2.1 DIE P, U, T -F LAE C H E
.
122
5.2.2 DAS T, S -D IAGRAM M
.125
5.2.3 DAS H, S -D IAGRAM M
.128
5.3 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN
.
130
5.3.1 DIE VAN DER WAALSSCHE GLEICHUNG
. 130
5.3.2 DIE GRENZKURVE UND DIE MAXWELL-BEZIEHUNG
.
132
5.3.3 DIE REDUZIERTE VAN DER WAALSSCHE GLEICHUNG
.
.
.134
5.3.4 VERSCHIEDENE ANSAETZE
.135
5.3.5 VIRIALKOEFFIZIENTEN
.
139
5.4 BERECHNUNG VON ZUSTANDSGROESSEN; DAMPFTAFELN
.141
5.4.1 DIE KALORISCHEN ZUSTANDSGROESSEN
.
142
5.4.2 DIE SPEZIFISCHEN WAERMEKAPAZITAETEN CP UND CV
.
.
147
5.4.3 DER ISENTROPENEXPONENT UND DER ISOTHERMENEXPONENT
.149
5.4.4 DIE CLAUSIUS-CLAPEYRONSCHE GLEICHUNG
.
151
5.4.5 FREIE ENERGIE UND FREIE ENTHALPIE
.
155
5.4.5.1 ALLGEMEINES
.
155
5.4.5.2 EIN G, S -ZUSTANDSDIAGRAMM FUER WASSER UND WASSERDAMPF . 161
5.4.6 DER JOULE-THOMSON-ESEKT
.
165
6 T H ERM ISCH E M A S C H IN E N
.
171
6.1 EINTEILUNG UND ARTEN DER M
ASCHINEN.
171
6.1.1 UNTERTEILUNG NACH DER RICHTUNG DER ENERGIEUMWANDLUNG
.
171
6.1.2 UNTERTEILUNG NACH DER BAUART DER M ASCHINEN
.
: .172
6.1.3 UNTERTEILUNG NACH DER ART DES ABLAUFENDEN PROZESSES
.
172
6.2 IDEALE MASCHINEN
.
172
6.2.1 VERDICHTUNG UND ENTSPANNUNG IN IDEALEN MASCHINEN
.
173
6.2.2 MEHRSTUFIGE VERDICHTUNG UND E
NTSPANNUNG.174
6.2.3 DIE ENERGIEBILANZ FUER
STROEMUNGSMASCHINEN.176
6.2.4 DIE ENERGIEBILANZ FUER VERDRAENGERMASCHINEN
.
178
6.3 ENERGIEBILANZEN FUER WIRKLICHE MASCHINEN
.
181
6.3.1 INNERE ODER INDIZIERTE ARBEIT
.
182
6.3.2 TOTALARBEIT
.183
6.3.3 TOTALENTHALPIE
.
184
6.4 WIRKLICHE MASCHINEN
.184
6.4.1 DER UNGEKUEHLTE VERDICHTER
.
184
6.4.2 DER GEKUEHLTE V
ERDICHTER.187
6.4.3
KOLBENVERDICHTER.
189
6.4.4
TURBOVERDICHTER.189
6.4.5 GAS- UND DAMPFTURBINEN
. 189
6.5 WIRKUNGSGRADE
.
193
6.5.1 VERGLEICHSPROZESSE
.
194
6.5.2 DER INNERE WIRKUNGSGRAD
.194
6.5.3 DER MECHANISCHE WIRKUNGSGRAD
.
196
6.5.4 DER GESAMT WIRKUNGSGRAD
.
196
6.5.5 DER ISENTROPE WIRKUNGSGRAD
.196
6.5.6 DER ISOTHERME W IRKUNGSGRAD. 197
6.5.7 DER POLYTROPE W
IRKUNGSGRAD.
197
7 K R E IS P R O Z E S S E
.203
7.1 KREISPROZESSARBEIT, WAERMEZUFUHR UND WAERMEABGABE
.207
7.2 RECHTS- UND LINKSLAUFENDE KREISPROZESSE
.
209
7.3 DIE THEORIE DER RECHTSLAUFENDEN KREISPROZESSE
.210
7.3.1 UMWANDLUNG VON THERMISCHER IN MECHANISCHE E N E RG IE
.
211
7.3.2 DER THERMISCHE W
IRKUNGSGRAD.
212
7.3.3 DER RECHTSLAUFENDE CARNOT-PROZESS
.213
7.3.4 DIE AUSWIRKUNG IRREVERSIBLER V
ORGAENGE.214
7.3.5 DER
CARNOT-FAKTOR.
216
7.4 TECHNISCH GENUTZTE RECHTSLAUFENDE KREISPROZESSE
.
218
7.4.1 S EILIG ER-FROZESS, OTTO-PROZESS, DIESEL-PROZESS,
VERALLGEMEINERTER
DIESEL-PROZESS
.219
7.4.2 JOULE-PROZESS
.
223
7.4.3 ERICSSON-P
ROZESS.226
7.4.4
STIRLING-FVOZESS.228
7.4.5 EINFACH-POLYTROPISCHER CARNOT-PROZESS
. 230
7.4.6
GASEXPANSIONS-PROZESS.231
7.4.7 CLAUSIUS-RANKINE-PROZESS
.
232
7.5 VERGLEICHENDE BEWERTUNG VON RECHTSLAUFENDEN KREISPROZESSEN
.
235
7.5.1 PROZESSGROESSEN UND KREISPROZESSE
.
236
7.5.2 MECHANISCHE ANSTRENGUNGSVERHAELTNISSE UND THERMISCHE
ANSTRENGUNGSVERHAELTNISSE
.237
7.5.3 BEWERTUNGSKRITERIEN FUER WICHTIGE THERMODYNAMISCHE KREISPROZESSE .
.241
7.5.3.1 ALLGEMEINE THERMODYNAMISCHE BEZIEHUNGEN
.
241
7.5.3.2 BEISPIELE
.
243
7.5.3.3 GRAPHISCHE DARSTELLUNG DER THERMODYNAMISCHEN BEZIEHUNGEN 257
7.5.3.4 KREISPROZESSBERECHNUNGEN FUER REALE F LU ID E
.
269
7.6 LINKSLAUFENDE KREISPROZESSE
.
275
7.6.1 LEISTUNGSZAHL
.
276
7.6.2 DER LINKSLAUFENDE CARNOT-PROZESS
.
277
7.6.3 DER LINKSLAUFENDE JOULE-P RO
ZESS. 278
7.6.4 DER GASEXPANSIONS-PROZESS ALS K
AELTEPROZESS.279
7.6.5 DER
KOMPRESSIONS-KALTDAMPFPROZESS.
283
8 E X ERG IE
.291
8.1 ENERGIE UND EXERGIE
.291
8.1.1 DIE EXERGIE DER WAERME
.293
8.1.2 DIE EXERGIE DER GEBUNDENEN ENERGIE
.
295
8.1.3 DIE EXERGIE DER TEMPERATURAENDERUNGSWAERME
.
296
8.1.4 DIE EXERGIE DER VOLUMENAENDERUNGSARBEIT
. 298
8.1.5 DIE EXERGIE DER VERSCHIEBEARBEIT
. 299
8.1.6 DIE EXERGIE DER DRUCKAENDERUNGSARBEIT
. 300
8.1.7 DIE EXERGIE DER INNEREN E N ERG IE
.
301
8.1.8 DIE EXERGIE DER E N TH ALP
IE.
305
8.1.9 DIE EXERGIE DER FREIEN ENERGIE
.309
8.1.10 DIE EXERGIE DER FREIEN ENTHALPIE
.
309
8.1.11 UNTERSCHIED ZWISCHEN EU UND E F
.312
8.1.12 UNTERSCHIED ZWISCHEN E H UND EG
.313
8.1.13 FREIE ENERGIE UND FREIE ENTHALPIE ALS THERMODYNAMISCHE POTENTIALE
.313
8.2 EXERGIE UND A
NERGIE.
316
8.2.1 DIE ANERGIE IM P, V -DIAGRAMM UND IM T, S -D IAGRAM M
.
318
8.2.2 ANERGIEFREIE ENERGIEN
. 321
8.3 EXERGIEVERLUST
.
321
8.3.1 IRREVERSIBILITAET UND EXCRGIEVERLUST
.
321
8.3.2 EXERGIEVERLUST UND ANERGIEGEWINN
.
325
8.3.3 EXERGETISCHE WIRKUNGSGRADE
.328
9 W AE R M E UE B E R TR A G U N G
.
333
9.1 W AERM
ESTRAHLUNG.333
9.1.1 STEFAN-BOLTZMANNSCHES GESETZ
. 333
9.1.2 KIRCHHOFFSCH.ES GESETZ
.
333
9.1.3 PLANCKSCHES STRAHLUNGSGESETZ
.334
9.1.4 WZENSCHES VERSCHIEBUNGSGESETZ
.
335
9.1.5 LAMBERTSCHES
KOSINUSGESETZ.336
9.1.6 EINSTRAHLZAHL
.336
9.2 STRAHLUNGSAUSTAUSCH
.341
9.2.1 HOHLRAUMMETHODE
.342
9.2.2 UMHUELLUNG EINER FLAECHE DURCH EINE ANDERE
.
343
9.2.3 ZWEI GROSSE PARALLELE FLAECHEN
.
344
9.2.4 M
ATRIZENDARSTELLUNG.344
9.3 STATIONAERE EINDIMENSIONALE W AERM
ELEITUNG.347
9.3.1 EBENE W A N D
.
347
9.3.2 ROHRWAND
.
348
9.4 INSTATIONAERE EINDIMENSIONALE WAERMELEITUNG
.349
9.4.1 EBENE EINSCHICHTIGE WAND
.
350
9.4.2 HALBUNENDLICHER K OE RP E
R.352
9.4.3 KONTAKTTEMPERATUR
.
353
9.5 KONVEKTION
.354
9.5.1 WAERMEUEBERGANGSKOEFFIZIENT
.
355
9.5.2 AEHNLICHKEITSTHEORIE
.
356
9.5.3 REYNOLDS-ANALOGIE
.359
9.5.4 PRANDTL-ANALOGIE
.
360
9.5.5 POTENZANSAETZE FUER DIE LAMINARE UND DIE TURBULENTE STROEMUNG
.
363
9.5.6 ANSAETZE FUER
PHASENUEBEREGAENGE.369
9.6 W AERM
EDURCHGANG.372
9.6.1 WAERMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT
.
373
9.6.2 RIPPENWIRKUNGSGRAD UND
FLAECHENWIRKUNGSGRAD.374
9.6.3 MITTLERE TEMPERATURDIFFERENZ
. 375
9.6.4
BETRIEBSCHARAKTERISTIK.
375
9.7 BERIPPTE W
AERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHEN.376
9.7.1 GERADE RIPPE MIT RECHTECKQUERSCHNITT
.377
9.7.2 KREISFOERMIGE RIPPE MIT RECHTECKQUERSCHNITT
.377
9.8 TRENNWAND WAERMEUEB ER TRAEGER
.
379
9.8.1 GLEICHSTROM
.379
9.8.2 G EGENSTROM
.380
9.8.3 K REUZSTROM
.382
9.8.4 WAERMEUEBERTRAGUNG MIT PHASENUEBERGANG
.
386
9.9 AUSWERTUNG UND A
USLEGUNG.387
9.9.1 KORREKTURFAKTOR FUER K REUZSTROM
.388
9.9.2 DARSTELLUNG DER BETRIEBSCHARAKTERISTIK
.
390
9.9.3 WAERMELAENGSLEITUNG IN DER EBENEN TRENNWAND
.392
9.9.4 AUSLEGUNGSDIAGRAMM
.401
10 F EUCHTE LUFT
.
407
10.1 ZUSTANDSEIGENSCHAFTEN FEUCHTER LUFT
. 407
10.1.1 RELATIVE FEUCHTE
.
407
10.1.2 FEUCHTEGRAD UND SAETTIGUNGSGRAD
.
407
10.1.3 SPEZIFISCHE E N TH ALP
IE.409
10.1.4 SPEZIFISCHES VOLUMEN UND DICHTE
.
410
10.2 ZUSTANDSAENDERUNGEN FEUCHTER LUFT
.
410
10.2.1 TEM
PERATURAENDERUNG.411
10.2.2 BEFEUCHTUNG UND E NTFEUCHTUNG
.
411
10.2.3 MISCHUNG ZWEIER FEUCHTLUFTMENGEN
.412
10.3 DAS /I,X-DIAGRAMM VON M OLLIER
.
413
10.3.1 TEM
PERATURAENDERUNG.415
10.3.2 BEFEUCHTUNG UND E NTFEUCHTUNG
.
416
10.3.3 MISCHUNG ZWEIER FEUCHTLUFTMENGEN
.416
10.4 VERDUNSTUNGSMODELL
.
416
10.4.1 VERDUNSTUNGSKOEFFIZIENT
.416
10.4.2
ENERGIEBILANZEN.417
10.4.3 LEWIS SEHE B
EZIEHUNG.418
10.5 KUEHLGRENZE
.
419
10.6 VERDUNSTUNG UND TAUNIEDERSCHLAG
.
421
10.7 WASSERDAMPFDIFFUSION DURCH WAENDE
.
422
11 V ERBRENNUNG
.
429
11.1 BRENNSTOFFE
.
429
11.1.1 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE
.
430
11.1.2 FESTE UND FLUESSIGE BRENNSTOFFE
.
434
11.1.3 ZUSAMMENSETZUNG DES VERBRENNUNGSGASES, VERBRENNUNGSDREIECKE,
VERBRENNUNGSKONTROLLE
.437
11.2 TECHNISCHE GESICHTSPUNKTE DER V
ERBRENNUNG. 445
11.2.1 EINLEITUNG UND ABLAUF DER V
ERBRENNUNG.445
11.2.2 VOLLKOMMENE UND UNVOLLKOMMENE VERBRENNUNG
.
445
11.2.3 TAUPUNKT DER VERBRENNUNGSGASE
.
.
.
.
440
11.2.4
SCHORNSTEINZUG.448
11.3 BRENNWERT UND HEIZWERT
.
449
11.4 THEORETISCHE
VERBRENNUNGSTEMPERATUR.
451
A N H A N G
.
461 |
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