Verfügbarkeit: Technische Thermodynamik

Technische Thermodynamik: theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen : mit 217 Bildern, 40 Tabellen, 136 Beispielen, 139 Aufgaben und 182 Kontrollfragen

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Cerbe, Günter (VerfasserIn), Wilhelms, Gernot (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Hanser [2021]
Ausgabe:	19., überarbeitete Auflage
Schlagworte:	Thermodynamik strömungsvorgänge thermodynamik buch thermodynamik einführung thermodynamik grundlagen thermodynamik hauptsatz thermodynamik ingenieure thermodynamik übungsaufgaben wärmeübertragung grundlagen FBLEHR: Lehrbuch FBMBTGTD: Thermodynamik MABA2021 Aufgabensammlung Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Prof. Dr.-Ing. Günter Cerbe war Mitautor bis zur 18. Auflage.
Beschreibung:	608 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783446465190 3446465197

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS FORMELZEICHEN . 15 Q\| GRUNDLAGEN DER THERMODYNAMIK . 21 1.1 AUFGABE DER THERMODYNAMIK . 21 1.2 GROESSEN UND EINHEITENSYSTEME . 21 1.2.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND GROESSENARTEN . 21 1.2.2 GROESSENGLEICHUNGEN . 23 1.2.3 ZAHLENWERTGLEICHUNGEN . 24 1.2.4 EINHEITENSYSTEME . 24 1.3 THERMISCHE ZUSTANDSGROESSEN . 28 1.3.1 VOLUMEN . 28 1.3.2 DRUCK . 29 1.3.3 TEMPERATUR . 35 1.4 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG . 38 1.4.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG EINES HOMOGENEN SYSTEMS . 38 1.4.2 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG DES IDEALEN GASES . 38 1.5 MENGENMASSE KILOMOL UND NORMVOLUMEN; MOLARE GASKONSTANTE . 42 1.5.1 KILOMOL . 42 1.5.2 NORMVOLUMEN . 44 1.5.3 MOLARE GASKONSTANTE . 45 1.6 THERMISCHE AUSDEHNUNG . 47 1.6.1 LAENGENAENDERUNG . . 47 1.6.2 VOLUMENAENDERUNG . 50 1.7 THERMODYNAMISCHES SYSTEM . 54 1.7.1 SYSTEME UND SYSTEMGRENZEN . 54 1.7.2 ZUSTANDSGROESSEN UND PROZESSGROESSEN . 56 1.7.3 ZUSTANDSAENDERUNGEN UND PROZESSE . 56 KONTROLLFRAGEN . 58 Q ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 61 2.1 ENERGIEERHALTUNG, ENERGIEBILANZ . 61 2.2 ARBEIT AM GESCHLOSSENEN SYSTEM . 61 2.3 INNERE ENERGIE . 65 2.4 WAERME . 68 8 INHALTSVERZEICHNIS 2.5 ARBEIT AM OFFENEN SYSTEM UND ENTHALPIE . 70 2.6 FORMULIERUNGEN DES ERSTEN HAUPTSATZES DER THERMODYNAMIK . , . 76 2.7 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN . 78 2.7.1 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN EINES HOMOGENEN SYSTEMS . 78 2.7.2 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAETEN EINES HOMOGENEN SYSTEMS . 79 2.7.3 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN DES IDEALEN GASES . 84 2.7.4 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAETEN DES IDEALEN GASES . 86 2.7.5 MOLARE WAERMEKAPAZITAETEN DES IDEALEN GASES . 90 KONTROLLFRAGEN . 92 Q ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 95 3.1 AUSSAGEN DES ZWEITEN HAUPTSATZES . 95 3.2 ENTROPIE . 95 3.2.1 EINFUEHRUNG DER ENTROPIE . 95 3.2.2 ENTROPIEBILANZEN . 97 3.2.3 T,S-DIAGRAMM . 102 3.3 FUNDAMENTALGLEICHUNGEN . 103 3.4 EINFACHE ZUSTANDSAENDERUNGEN DES IDEALEN GASES . 104 3.4.1 ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNG . 105 3.4.2 ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNG . 109 3.4.3 ISOTHERME ZUSTANDSAENDERUNG . 114 3.4.4 ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNG . 118 3.4.5 POLYTROPE ZUSTANDSAENDERUNG . 125 3.4.6 ZUSTANDSAENDERUNGEN IN ADIABATEN SYSTEMEN . 135 3.5 KREISPROZESSE . 137 3.5.1 KONTINUIERLICHER ABLAUF IN KREISPROZESSEN . 137 3.5.2 ARBEIT UND PROZESSVERLAUF . 139 3.5.3 WAERMEKRAFTMASCHINE . 143 3.5.4 GRENZEN DER THERMISCHEN ENERGIEUMWANDLUNG . 146 3.5.5 VERGLEICH REVERSIBLER UND IRREVERSIBLER KREISPROZESSE . 149 3.5.6 WAERMEPUMPE UND KAELTEMASCHINE . 154 3.6 ADIABATE DROSSELUNG . 158 3.7 INSTATIONAERE PROZESSE . 162 3.7.1 FUELLEN EINES BEHAELTERS . 162 3.7.2 TEMPERATURAUSGLEICH . 164 3.8 WAERMETRANSPORT . 167 3.8.1 ENTROPIEERZEUGUNG BEIM WAERMETRANSPORT . 167 3.8.2 THERMODYNAMISCHE MITTELTEMPERATUR . 169 3.9 EXERGIE UND ANERGIE . 170 INHALTSVERZEICHNIS 9 3.9.1 BEGRENZTE UMWANDELBARKEIT DER INNEREN ENERGIE UND DER WAERME . 170 3.9.2 EXERGIE UND ANERGIE EINES STROEMENDEN FLUIDS . 172 3.9.3 EXERGIE UND ANERGIE EINES GESCHLOSSENEN SYSTEMS . 176 3.9.4 EXERGIE UND ANERGIE DER WAERME . 177 3.9.5 EXERGIEVERLUST . 181 3.9.6 EXERGETISCHER WIRKUNGSGRAD . 184 3.9.7 ENERGIE UND EXERGIE-FLUSSBILD . . 185 KONTROLLFRAGEN . 187 U DAS IDEALE GAS IN MASCHINEN UND ANLAGEN . 191 4.1 KREISPROZESSE FUER WAERME UND VERBRENNUNGSKRAFTANLAGEN . ; 191 4.1.1 VERGLEICHSPROZESSE . 191 4.1.2 BEWERTUNGSZAHLEN FUER DIE KREISPROZESSE . 192 4.2 KREISPROZESSE DER GASTURBINENANLAGEN . 199 4.2.1 ARBEITSPRINZIP DER GASTURBINENANLAGEN . 199 4.2.2 JOULE-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DER GASTURBINENANLAGE . 199 4.2.3 ERICSSON-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DER GASTURBINENANLAGE . 208 4.2.4 DER WIRKLICHE PROZESS IN DER GASTURBINENANLAGE . 211 4.3 KREISPROZESS DES HEISSGASMOTORS . 219 4.3.1 ARBEITSPRINZIP DES HEISSGASMOTORS . 219 4.3.2 STIRLING-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES HEISSGASMOTORS . 220 4.3.3 DER WIRKLICHE PROZESS IM HEISSGASMOTOR . 222 4.4 KREISPROZESSE DER VERBRENNUNGSMOTOREN . 223 4.4.1 UEBERTRAGUNG DES ARBEITSPRINZIPS DER MOTOREN IN EINEN KREISPROZESS . 223 4.4.2 OTTO-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES VERBRENNUNGSMOTORS (GLEICHRAUMPROZESS) . 224 4.4.3 DIESEL-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES VERBRENNUNGSMOTORS (GLEICHDRUCKPROZESS) . 228 4.4.4 SEILIGER-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES VERBRENNUNGSMOTORS (GEMISCHTER VERGLEICHSPROZESS) . 231 4.4.5 DER WIRKLICHE PROZESS IN DEN VERBRENNUNGSMOTOREN . 232 4.5 KOLBENVERDICHTER . 233 4.5.1 DER VERLUSTLOSE KOLBENVERDICHTER OHNE SCHADRAUM . 234 4.5.2 BEWERTUNGSZAHLEN FUER DEN KOLBENVERDICHTER . 238 KONTROLLFRAGEN . 246 Q DER DAMPF UND SEINE ANWENDUNG IN MASCHINEN UND ANLAGEN 247 5.1 DAS REALE VERHALTEN DER STOFFE . 247 5.1.1 AGGREGATZUSTANDSAENDERUNGEN, PHASENWECHSEL . 247 10 INHALTSVERZEICHNIS 5.1.2 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN REALER FLUIDE . 252 5.1.3 P,I/,T-DIAGRAMM . 254 5.2 WASSERDAMPF . 256 5.2.1 ZUSTANDSGLEICHUNGEN DES WASSERDAMPFES . 256 5.2.2 SPEZIFISCHE ZUSTANDSGROESSEN . 257 5.2.3 GLEICHUNG VON CLAUSIUS UND CLAPEYRON . 271 5.2.4 ZUSTANDSAENDERUNGEN DES WASSERDAMPFES . 272 5.3 DAMPFKRAFTANLAGEN . 275 5.3.1 ARBEITSPRINZIP DER DAMPFKRAFTANLAGEN . 275 5.3.2 CLAUSIUS-RANKINE-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DER DAMPFKRAFTANLAGE . 276 5.3.3 VERFAHREN ZUR ERHOEHUNG DES THERMISCHEN WIRKUNGSGRADES . 282 5.3.4 ZWISCHENUEBERHITZEN. VERFAHREN ZUR VERRINGERUNG DES WASSERGEHALTES IM ABDAMPF . 287 5.3.5 DER WIRKLICHE PROZESS IN DAMPFKRAFTANLAGEN . 289 5.4 KOMBINIERTES GAS-DAMPF-KRAFTWERK (GUD-PROZESS) . 296 5.4.1 ZWECK DER KOMBINATION . 296 5.4.2 GRUNDSCHALTUNG DES GAS-DAMPF-KRAFTWERKES . 297 5.4.3 WIRKUNGSGRADE BEIM GAS-DAMPF-KRAFTWERK . 299 5.4.4 SCHALTUNGSBEISPIELE . 301 5.5 ORGANISCHE RANKINE-PROZESSE (ORC) . 307 5.5.1 PROZESSVERLAUF . 307 5.5.2 ORGANISCHE ARBEITSFLUIDE . 308 5.6 LINKSLAUFENDE KREISPROZESSE MIT DAEMPFEN . 312 KONTROLLFRAGEN . 318 Q GEMISCHE . 321 6.1 ZUSAMMENSETZUNG VON GEMISCHEN . 321 6.1.1 MASSENANTEIL . 321 6.1.2 STOFFTNENGENANTEIL (MOLANTEIL) . 322 6.1.3 MOLARE MASSE DES GEMISCHES . 322 6.1.4 BELADUNG . 324 6.2 IDEALE GEMISCHE . 325 6.2.1 GESETZ VON AMAGAT . 325 6.2.2 PARTIALDICHTE (MASSENKONZENTRATION) UND GEMISCHDICHTE . 326 6.2.3 RAUMANTEIL . 327 6.2.4 DIE EXTENSIVEN ZUSTANDSGROESSEN DES IDEALEN GEMISCHES . 329 6.3 GEMISCH IDEALER GASE . 334 6.3.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG . 334 6.3.2 PARTIALDRUCK (GESETZ VON DALTON) . 335 INHALTSVERZEICHNIS 11 6.3.3 MISCHUNGSENTROPIE UND EXERGIE EINES GEMISCHES IDEALER GASE . 336 6.3.4 ZUSAMMENSETZUNG VON GEMISCHEN IDEALER GASE . 339 6.4 GAS-DAMPF-GEMISCH; FEUCHTE LUFT . 342 6.4.1 SAETTIGUNGSZUSTAND, TAUPUNKT . 342 6.4.2 FEUCHTE LUFT ALS BEISPIEL EINES GAS-DAMPF-GEMISCHES . 344 6.4.3 ZUSAMMENSETZUNG FEUCHTER LUFT . 345 6.4.4 SPEZIFISCHES VOLUMEN FEUCHTER LUFT . 349 6.4.5 SPEZIFISCHE ENTHALPIE FEUCHTER LUFT . 351 6.4.6 H,X-DIAGRAMM VON MOLLIER . 353 6.4.7 EINFACHE ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNGEN FEUCHTER LUFT IM H,X-DIAGRAMM . . 356 6.5 REALE GEMISCHE . 366 KONTROLLFRAGEN . 372 EL STROEMUNGSVORGAENGE . 375 7.1 KONTINUITAETSGLEICHUNG . 375 7.2 DER ERSTE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK FUER STROEMUNGSVORGAENGE . 376 7.2.1 ARBEITSPROZESSE . 376 7.2.2 STROEMUNGSPROZESSE . 381 7.3 KRAFTWIRKUNG BEI STROEMUNGSVORGAENGEN . 385 7.3.1 IMPULSSATZ . 385 7.3.2 HAUPTGLEICHUNG DER STROEMUNGSMASCHINEN . 389 7.4 DUESEN UND DIFFUSORSTROEMUNG . 391 7.4.1 ENERGIEUMWANDLUNG IN DUESEN UND DIFFUSOREN . 391 7.4.2 REIBUNGSFREIE DUESENSTROEMUNG . 392 7.4.3 SCHALLGESCHWINDIGKEIT . 396 7.4.4 REIBUNGSFREIE DIFFUSORSTROEMUNG . 397 7.4.5 AUSBILDUNG EINER LAVAL-DUESE ODER EINES UEBERSCHALL-DIFFUSORS . 398 KONTROLLFRAGEN . 403 EL WAERMEUEBERTRAGUNG . 405 8.1 ARTEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG . 405 8.2 WAERMELEITUNG . 405 8.2.1 EBENE WAND . 406 8.2.2 ZYLINDRISCHE WAND . 413 8.2.3 HOHLKUGELWAND . 414 8.3 KONVEKTIVERWAERMEUEBERGANG . 415 8.3.1 WAERMEUEBERGANGSBEZIEHUNGEN . 415 8.3.2 AEHNLICHKEITSTHEORIE DES WAERMEUEBERGANGS . 416 8.3.3 WAERMEUEBERGANG BEIM KONDENSIEREN UND VERDAMPFEN . 427 12 INHALTSVERZEICHNIS 8.4 TEMPERATURSTRAHLUNG . 431 8.4.1 EINFUEHRUNG . 431 8.4.2 WAERMEUEBERTRAGUNG DURCH STRAHLUNG . 436 8.4.3 GAS-UND FLAMMENSTRAHLUNG . 438 8.5 WAERMEDURCHGANG . 439 8.5.1 WAERMEDURCHGANGSBEZIEHUNGEN . 439 8.5.2 BEEINFLUSSUNG DES WAERMEDURCHGANGS . 440 8.5.3 ZWISCHENTEMPERATUREN . 441 8.6 WAERMEUEBERTRAGER . 442 8.6.1 GEGEN-, GLEICH UND KREUZSTROM . 442 8.6.2 BERECHNUNGSVERFAHREN . 445 8.6.3 VERFAHRENSOPTIMIERUNG BEI DER WAERMENUTZUNG . 449 8.6.4 EXERGIEVERLUST IM WAERMEUEBERTRAGER . 451 KONTROLLFRAGEN . 453 Q ENERGIEUMWANDLUNG DURCH VERBRENNUNG UND IN BRENNSTOFFZELLEN . 455 9.1 UMWANDLUNG DER BRENNSTOFFENERGIE DURCH VERBRENNUNG . 455 9.1.1 VERBRENNUNGSTECHNISCHE EIGENSCHAFTEN DER BRENNSTOFFE . 455 9.1.2 VERBRENNUNGSVORGANG . 459 9.1.3 REAKTIONSGLEICHUNGEN . 460 9.2 VERBRENNUNGSRECHNUNG . 461 9.2.1 FESTE UND FLUESSIGE BRENNSTOFFE . 461 9.2.2 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE . 469 9.2.3 NAEHERUNGSLOESUNGEN . 474 9.3 VERBRENNUNGSKONTROLLE . 475 9.3.1 MESSMETHODE . 475 9.3.2 AUSWERTUNG DER MESSUNG . 476 9.3.3 VERBRENNUNGSDREIECKE . 480 9.4 THEORETISCHE VERBRENNUNGSTEMPERATUR . 484 9.5 ABGASVERLUST UND FEUERUNGSTECHNISCHER WIRKUNGSGRAD . 490 9.5.1 KONVENTIONELLE VERBRENNUNGSANLAGEN . 490 9.5.2 VERBRENNUNGSANLAGEN MIT KONDENSATION IM ABGAS . 491 9.6 ABGASTAUPUNKT . 495 9.7 EMISSIONEN AUS VERBRENNUNGSANLAGEN . 496 9.7.1 EINFUEHRUNG . 496 9.7.2 MINDERUNG DER SCHWEFELOXIDEMISSION . 500 9.7.3 MINDERUNG DER STICKSTOFFOXIDEMISSION . 503 9.7.4 MINDERUNG DER KOHLENSTOFFDIOXIDEMISSION . 505 INHALTSVERZEICHNIS 13 9.8 CHEMISCHE REAKTIONEN UND IRREVERSIBILITAET DER VERBRENNUNG . 511 9.8.1 ENTHALPIE, ENTROPIE, FREIE ENTHALPIE . 511 9.8.2 BRENNSTOFFEXERGIE . 519 9.8.3 EXERGIEVERLUST BEI DER VERBRENNUNG . 524 9.9 BRENNSTOFFZELLEN . .* . 525 9.9.1 WIRKPRINZIP . 525 9.9.2 ENERGETISCHE BEWERTUNG . 526 9.9.3 BAUARTEN . 530 KONTROLLFRAGEN . 534 LOESUNGSERGEBNISSE DER AUFGABEN . 537 ANTWORTEN AUF DIE KONTROLLFRAGEN . 547 11.1 GRUNDLAGEN DER THERMODYNAMIK . 547 11.2 ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 548 11.3 ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 549 11.4 DAS IDEALE GAS IN MASCHINEN UND ANLAGEN . 552 11.5 DER DAMPF UND SEINE ANWENDUNG IN MASCHINEN UND ANLAGEN . 553 11.6 GEMISCHE . 555 11.7 STROEMUNGSVORGAENGE . 557 11.8 WAERMEUEBERTRAGUNG . 557 11.9 ENERGIEUMWANDLUNG DURCH VERBRENNUNG UND IN BRENNSTOFFZELLEN . . 559 YY ANHANG . 561 AL SCHRIFTTUM . 561 A2 NACHWEIS VERWENDETER UNTERLAGEN . 565 A3 WIEDERHOLUNG HAEUFIG BENUTZTER TABELLEN . 566 EL SACHWORTVERZEICHNIS . 589
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS FORMELZEICHEN . 15 Q\| GRUNDLAGEN DER THERMODYNAMIK . 21 1.1 AUFGABE DER THERMODYNAMIK . 21 1.2 GROESSEN UND EINHEITENSYSTEME . 21 1.2.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND GROESSENARTEN . 21 1.2.2 GROESSENGLEICHUNGEN . 23 1.2.3 ZAHLENWERTGLEICHUNGEN . 24 1.2.4 EINHEITENSYSTEME . 24 1.3 THERMISCHE ZUSTANDSGROESSEN . 28 1.3.1 VOLUMEN . 28 1.3.2 DRUCK . 29 1.3.3 TEMPERATUR . 35 1.4 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG . 38 1.4.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG EINES HOMOGENEN SYSTEMS . 38 1.4.2 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG DES IDEALEN GASES . 38 1.5 MENGENMASSE KILOMOL UND NORMVOLUMEN; MOLARE GASKONSTANTE . 42 1.5.1 KILOMOL . 42 1.5.2 NORMVOLUMEN . 44 1.5.3 MOLARE GASKONSTANTE . 45 1.6 THERMISCHE AUSDEHNUNG . 47 1.6.1 LAENGENAENDERUNG . . 47 1.6.2 VOLUMENAENDERUNG . 50 1.7 THERMODYNAMISCHES SYSTEM . 54 1.7.1 SYSTEME UND SYSTEMGRENZEN . 54 1.7.2 ZUSTANDSGROESSEN UND PROZESSGROESSEN . 56 1.7.3 ZUSTANDSAENDERUNGEN UND PROZESSE . 56 KONTROLLFRAGEN . 58 Q ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 61 2.1 ENERGIEERHALTUNG, ENERGIEBILANZ . 61 2.2 ARBEIT AM GESCHLOSSENEN SYSTEM . 61 2.3 INNERE ENERGIE . 65 2.4 WAERME . 68 8 INHALTSVERZEICHNIS 2.5 ARBEIT AM OFFENEN SYSTEM UND ENTHALPIE . 70 2.6 FORMULIERUNGEN DES ERSTEN HAUPTSATZES DER THERMODYNAMIK . , . 76 2.7 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN . 78 2.7.1 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN EINES HOMOGENEN SYSTEMS . 78 2.7.2 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAETEN EINES HOMOGENEN SYSTEMS . 79 2.7.3 KALORISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN DES IDEALEN GASES . 84 2.7.4 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAETEN DES IDEALEN GASES . 86 2.7.5 MOLARE WAERMEKAPAZITAETEN DES IDEALEN GASES . 90 KONTROLLFRAGEN . 92 Q ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 95 3.1 AUSSAGEN DES ZWEITEN HAUPTSATZES . 95 3.2 ENTROPIE . 95 3.2.1 EINFUEHRUNG DER ENTROPIE . 95 3.2.2 ENTROPIEBILANZEN . 97 3.2.3 T,S-DIAGRAMM . 102 3.3 FUNDAMENTALGLEICHUNGEN . 103 3.4 EINFACHE ZUSTANDSAENDERUNGEN DES IDEALEN GASES . 104 3.4.1 ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNG . 105 3.4.2 ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNG . 109 3.4.3 ISOTHERME ZUSTANDSAENDERUNG . 114 3.4.4 ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNG . 118 3.4.5 POLYTROPE ZUSTANDSAENDERUNG . 125 3.4.6 ZUSTANDSAENDERUNGEN IN ADIABATEN SYSTEMEN . 135 3.5 KREISPROZESSE . 137 3.5.1 KONTINUIERLICHER ABLAUF IN KREISPROZESSEN . 137 3.5.2 ARBEIT UND PROZESSVERLAUF . 139 3.5.3 WAERMEKRAFTMASCHINE . 143 3.5.4 GRENZEN DER THERMISCHEN ENERGIEUMWANDLUNG . 146 3.5.5 VERGLEICH REVERSIBLER UND IRREVERSIBLER KREISPROZESSE . 149 3.5.6 WAERMEPUMPE UND KAELTEMASCHINE . 154 3.6 ADIABATE DROSSELUNG . 158 3.7 INSTATIONAERE PROZESSE . 162 3.7.1 FUELLEN EINES BEHAELTERS . 162 3.7.2 TEMPERATURAUSGLEICH . 164 3.8 WAERMETRANSPORT . 167 3.8.1 ENTROPIEERZEUGUNG BEIM WAERMETRANSPORT . 167 3.8.2 THERMODYNAMISCHE MITTELTEMPERATUR . 169 3.9 EXERGIE UND ANERGIE . 170 INHALTSVERZEICHNIS 9 3.9.1 BEGRENZTE UMWANDELBARKEIT DER INNEREN ENERGIE UND DER WAERME . 170 3.9.2 EXERGIE UND ANERGIE EINES STROEMENDEN FLUIDS . 172 3.9.3 EXERGIE UND ANERGIE EINES GESCHLOSSENEN SYSTEMS . 176 3.9.4 EXERGIE UND ANERGIE DER WAERME . 177 3.9.5 EXERGIEVERLUST . 181 3.9.6 EXERGETISCHER WIRKUNGSGRAD . 184 3.9.7 ENERGIE UND EXERGIE-FLUSSBILD . . 185 KONTROLLFRAGEN . 187 U DAS IDEALE GAS IN MASCHINEN UND ANLAGEN . 191 4.1 KREISPROZESSE FUER WAERME UND VERBRENNUNGSKRAFTANLAGEN . ; 191 4.1.1 VERGLEICHSPROZESSE . 191 4.1.2 BEWERTUNGSZAHLEN FUER DIE KREISPROZESSE . 192 4.2 KREISPROZESSE DER GASTURBINENANLAGEN . 199 4.2.1 ARBEITSPRINZIP DER GASTURBINENANLAGEN . 199 4.2.2 JOULE-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DER GASTURBINENANLAGE . 199 4.2.3 ERICSSON-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DER GASTURBINENANLAGE . 208 4.2.4 DER WIRKLICHE PROZESS IN DER GASTURBINENANLAGE . 211 4.3 KREISPROZESS DES HEISSGASMOTORS . 219 4.3.1 ARBEITSPRINZIP DES HEISSGASMOTORS . 219 4.3.2 STIRLING-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES HEISSGASMOTORS . 220 4.3.3 DER WIRKLICHE PROZESS IM HEISSGASMOTOR . 222 4.4 KREISPROZESSE DER VERBRENNUNGSMOTOREN . 223 4.4.1 UEBERTRAGUNG DES ARBEITSPRINZIPS DER MOTOREN IN EINEN KREISPROZESS . 223 4.4.2 OTTO-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES VERBRENNUNGSMOTORS (GLEICHRAUMPROZESS) . 224 4.4.3 DIESEL-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES VERBRENNUNGSMOTORS (GLEICHDRUCKPROZESS) . 228 4.4.4 SEILIGER-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DES VERBRENNUNGSMOTORS (GEMISCHTER VERGLEICHSPROZESS) . 231 4.4.5 DER WIRKLICHE PROZESS IN DEN VERBRENNUNGSMOTOREN . 232 4.5 KOLBENVERDICHTER . 233 4.5.1 DER VERLUSTLOSE KOLBENVERDICHTER OHNE SCHADRAUM . 234 4.5.2 BEWERTUNGSZAHLEN FUER DEN KOLBENVERDICHTER . 238 KONTROLLFRAGEN . 246 Q DER DAMPF UND SEINE ANWENDUNG IN MASCHINEN UND ANLAGEN 247 5.1 DAS REALE VERHALTEN DER STOFFE . 247 5.1.1 AGGREGATZUSTANDSAENDERUNGEN, PHASENWECHSEL . 247 10 INHALTSVERZEICHNIS 5.1.2 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNGEN REALER FLUIDE . 252 5.1.3 P,I/,T-DIAGRAMM . 254 5.2 WASSERDAMPF . 256 5.2.1 ZUSTANDSGLEICHUNGEN DES WASSERDAMPFES . 256 5.2.2 SPEZIFISCHE ZUSTANDSGROESSEN . 257 5.2.3 GLEICHUNG VON CLAUSIUS UND CLAPEYRON . 271 5.2.4 ZUSTANDSAENDERUNGEN DES WASSERDAMPFES . 272 5.3 DAMPFKRAFTANLAGEN . 275 5.3.1 ARBEITSPRINZIP DER DAMPFKRAFTANLAGEN . 275 5.3.2 CLAUSIUS-RANKINE-PROZESS ALS VERGLEICHSPROZESS DER DAMPFKRAFTANLAGE . 276 5.3.3 VERFAHREN ZUR ERHOEHUNG DES THERMISCHEN WIRKUNGSGRADES . 282 5.3.4 ZWISCHENUEBERHITZEN. VERFAHREN ZUR VERRINGERUNG DES WASSERGEHALTES IM ABDAMPF . 287 5.3.5 DER WIRKLICHE PROZESS IN DAMPFKRAFTANLAGEN . 289 5.4 KOMBINIERTES GAS-DAMPF-KRAFTWERK (GUD-PROZESS) . 296 5.4.1 ZWECK DER KOMBINATION . 296 5.4.2 GRUNDSCHALTUNG DES GAS-DAMPF-KRAFTWERKES . 297 5.4.3 WIRKUNGSGRADE BEIM GAS-DAMPF-KRAFTWERK . 299 5.4.4 SCHALTUNGSBEISPIELE . 301 5.5 ORGANISCHE RANKINE-PROZESSE (ORC) . 307 5.5.1 PROZESSVERLAUF . 307 5.5.2 ORGANISCHE ARBEITSFLUIDE . 308 5.6 LINKSLAUFENDE KREISPROZESSE MIT DAEMPFEN . 312 KONTROLLFRAGEN . 318 Q GEMISCHE . 321 6.1 ZUSAMMENSETZUNG VON GEMISCHEN . 321 6.1.1 MASSENANTEIL . 321 6.1.2 STOFFTNENGENANTEIL (MOLANTEIL) . 322 6.1.3 MOLARE MASSE DES GEMISCHES . 322 6.1.4 BELADUNG . 324 6.2 IDEALE GEMISCHE . 325 6.2.1 GESETZ VON AMAGAT . 325 6.2.2 PARTIALDICHTE (MASSENKONZENTRATION) UND GEMISCHDICHTE . 326 6.2.3 RAUMANTEIL . 327 6.2.4 DIE EXTENSIVEN ZUSTANDSGROESSEN DES IDEALEN GEMISCHES . 329 6.3 GEMISCH IDEALER GASE . 334 6.3.1 THERMISCHE ZUSTANDSGLEICHUNG . 334 6.3.2 PARTIALDRUCK (GESETZ VON DALTON) . 335 INHALTSVERZEICHNIS 11 6.3.3 MISCHUNGSENTROPIE UND EXERGIE EINES GEMISCHES IDEALER GASE . 336 6.3.4 ZUSAMMENSETZUNG VON GEMISCHEN IDEALER GASE . 339 6.4 GAS-DAMPF-GEMISCH; FEUCHTE LUFT . 342 6.4.1 SAETTIGUNGSZUSTAND, TAUPUNKT . 342 6.4.2 FEUCHTE LUFT ALS BEISPIEL EINES GAS-DAMPF-GEMISCHES . 344 6.4.3 ZUSAMMENSETZUNG FEUCHTER LUFT . 345 6.4.4 SPEZIFISCHES VOLUMEN FEUCHTER LUFT . 349 6.4.5 SPEZIFISCHE ENTHALPIE FEUCHTER LUFT . 351 6.4.6 H,X-DIAGRAMM VON MOLLIER . 353 6.4.7 EINFACHE ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNGEN FEUCHTER LUFT IM H,X-DIAGRAMM . . 356 6.5 REALE GEMISCHE . 366 KONTROLLFRAGEN . 372 EL STROEMUNGSVORGAENGE . 375 7.1 KONTINUITAETSGLEICHUNG . 375 7.2 DER ERSTE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK FUER STROEMUNGSVORGAENGE . 376 7.2.1 ARBEITSPROZESSE . 376 7.2.2 STROEMUNGSPROZESSE . 381 7.3 KRAFTWIRKUNG BEI STROEMUNGSVORGAENGEN . 385 7.3.1 IMPULSSATZ . 385 7.3.2 HAUPTGLEICHUNG DER STROEMUNGSMASCHINEN . 389 7.4 DUESEN UND DIFFUSORSTROEMUNG . 391 7.4.1 ENERGIEUMWANDLUNG IN DUESEN UND DIFFUSOREN . 391 7.4.2 REIBUNGSFREIE DUESENSTROEMUNG . 392 7.4.3 SCHALLGESCHWINDIGKEIT . 396 7.4.4 REIBUNGSFREIE DIFFUSORSTROEMUNG . 397 7.4.5 AUSBILDUNG EINER LAVAL-DUESE ODER EINES UEBERSCHALL-DIFFUSORS . 398 KONTROLLFRAGEN . 403 EL WAERMEUEBERTRAGUNG . 405 8.1 ARTEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG . 405 8.2 WAERMELEITUNG . 405 8.2.1 EBENE WAND . 406 8.2.2 ZYLINDRISCHE WAND . 413 8.2.3 HOHLKUGELWAND . 414 8.3 KONVEKTIVERWAERMEUEBERGANG . 415 8.3.1 WAERMEUEBERGANGSBEZIEHUNGEN . 415 8.3.2 AEHNLICHKEITSTHEORIE DES WAERMEUEBERGANGS . 416 8.3.3 WAERMEUEBERGANG BEIM KONDENSIEREN UND VERDAMPFEN . 427 12 INHALTSVERZEICHNIS 8.4 TEMPERATURSTRAHLUNG . 431 8.4.1 EINFUEHRUNG . 431 8.4.2 WAERMEUEBERTRAGUNG DURCH STRAHLUNG . 436 8.4.3 GAS-UND FLAMMENSTRAHLUNG . 438 8.5 WAERMEDURCHGANG . 439 8.5.1 WAERMEDURCHGANGSBEZIEHUNGEN . 439 8.5.2 BEEINFLUSSUNG DES WAERMEDURCHGANGS . 440 8.5.3 ZWISCHENTEMPERATUREN . 441 8.6 WAERMEUEBERTRAGER . 442 8.6.1 GEGEN-, GLEICH UND KREUZSTROM . 442 8.6.2 BERECHNUNGSVERFAHREN . 445 8.6.3 VERFAHRENSOPTIMIERUNG BEI DER WAERMENUTZUNG . 449 8.6.4 EXERGIEVERLUST IM WAERMEUEBERTRAGER . 451 KONTROLLFRAGEN . 453 Q ENERGIEUMWANDLUNG DURCH VERBRENNUNG UND IN BRENNSTOFFZELLEN . 455 9.1 UMWANDLUNG DER BRENNSTOFFENERGIE DURCH VERBRENNUNG . 455 9.1.1 VERBRENNUNGSTECHNISCHE EIGENSCHAFTEN DER BRENNSTOFFE . 455 9.1.2 VERBRENNUNGSVORGANG . 459 9.1.3 REAKTIONSGLEICHUNGEN . 460 9.2 VERBRENNUNGSRECHNUNG . 461 9.2.1 FESTE UND FLUESSIGE BRENNSTOFFE . 461 9.2.2 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE . 469 9.2.3 NAEHERUNGSLOESUNGEN . 474 9.3 VERBRENNUNGSKONTROLLE . 475 9.3.1 MESSMETHODE . 475 9.3.2 AUSWERTUNG DER MESSUNG . 476 9.3.3 VERBRENNUNGSDREIECKE . 480 9.4 THEORETISCHE VERBRENNUNGSTEMPERATUR . 484 9.5 ABGASVERLUST UND FEUERUNGSTECHNISCHER WIRKUNGSGRAD . 490 9.5.1 KONVENTIONELLE VERBRENNUNGSANLAGEN . 490 9.5.2 VERBRENNUNGSANLAGEN MIT KONDENSATION IM ABGAS . 491 9.6 ABGASTAUPUNKT . 495 9.7 EMISSIONEN AUS VERBRENNUNGSANLAGEN . 496 9.7.1 EINFUEHRUNG . 496 9.7.2 MINDERUNG DER SCHWEFELOXIDEMISSION . 500 9.7.3 MINDERUNG DER STICKSTOFFOXIDEMISSION . 503 9.7.4 MINDERUNG DER KOHLENSTOFFDIOXIDEMISSION . 505 INHALTSVERZEICHNIS 13 9.8 CHEMISCHE REAKTIONEN UND IRREVERSIBILITAET DER VERBRENNUNG . 511 9.8.1 ENTHALPIE, ENTROPIE, FREIE ENTHALPIE . 511 9.8.2 BRENNSTOFFEXERGIE . 519 9.8.3 EXERGIEVERLUST BEI DER VERBRENNUNG . 524 9.9 BRENNSTOFFZELLEN . .* . 525 9.9.1 WIRKPRINZIP . 525 9.9.2 ENERGETISCHE BEWERTUNG . 526 9.9.3 BAUARTEN . 530 KONTROLLFRAGEN . 534 LOESUNGSERGEBNISSE DER AUFGABEN . 537 ANTWORTEN AUF DIE KONTROLLFRAGEN . 547 11.1 GRUNDLAGEN DER THERMODYNAMIK . 547 11.2 ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 548 11.3 ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . 549 11.4 DAS IDEALE GAS IN MASCHINEN UND ANLAGEN . 552 11.5 DER DAMPF UND SEINE ANWENDUNG IN MASCHINEN UND ANLAGEN . 553 11.6 GEMISCHE . 555 11.7 STROEMUNGSVORGAENGE . 557 11.8 WAERMEUEBERTRAGUNG . 557 11.9 ENERGIEUMWANDLUNG DURCH VERBRENNUNG UND IN BRENNSTOFFZELLEN . . 559 YY ANHANG . 561 AL SCHRIFTTUM . 561 A2 NACHWEIS VERWENDETER UNTERLAGEN . 565 A3 WIEDERHOLUNG HAEUFIG BENUTZTER TABELLEN . 566 EL SACHWORTVERZEICHNIS . 589
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