Übungsaufgaben Technische Thermodynamik: mit 53 vorgerechneten Beispielen und 188 Aufgaben
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Hanser
[2022]
|
| Ausgabe: | 7., überarbeitete Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 287 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm |
| ISBN: | 9783446467811 3446467815 |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | 7
INHALTSVERZEICHNIS
1
GRUNDLAGEN
DER
THERMODYNAMIK
....................................................................
11
1.1
AUFGABE
DER
THERMODYNAMIK
...............................................................................
11
1.2
GROESSEN
UND
EINHEITENSYSTEME
..............................................................................
11
1.3
THERMISCHE
ZUSTANDSGROESSEN
.................................................................................
12
1.3.1
VOLUMEN
.....................................................................................................
12
1.3.2
DRUCK
...........................................................................................................
13
1.3.3
TEMPERATUR
...............................................................................................
15
1.4
THERMISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNG
...........................................................................
16
1.4.1
THERMISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNG
EINES
HOMOGENEN
SYSTEMS
.................
16
1.4.2
THERMISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNG
DES
IDEALEN
GASES
...............................
16
1.5
MENGENMASSE
KILOMOL
UND
NORMVOLUMEN;
MOLARE
GASKONSTANTE
..................
17
1.6
THERMISCHE
AUSDEHNUNG
......................................................................................
19
2
ERSTER
HAUPTSATZ
DER
THERMODYNAMIK
..........................................................
21
2.1
ENERGIEERHALTUNG,
ENERGIEBILANZ
..........................................................................
21
2.2
ARBEIT
AM
GESCHLOSSENEN
SYSTEM
........................................................................
21
2.3
INNERE
ENERGIE
........................................................................................................
24
2.4
WAERME
....................................................................................................................
25
2.5
ARBEIT
AM
OFFENEN
SYSTEM
UND
ENTHALPIE
..........................................................
25
2.6
FORMULIERUNGEN
DES
ERSTEN
HAUPTSATZES
DER
THERMODYNAMIK
.........................27
2.7
KALORISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNGEN
........................................................................
28
2.7.1
KALORISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNGEN
EINES
HOMOGENEN
SYSTEMS
.............28
2.7.2
SPEZIFISCHE
WAERMEKAPAZITAETEN
EINES
HOMOGENEN
SYSTEMS
................28
2.7.3
KALORISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNGEN
DES
IDEALEN
GASES
............................
31
2.7.4
SPEZIFISCHE
WAERMEKAPAZITAETEN
DES
IDEALEN
GASES
................................
31
2.7.5
MOLARE
WAERMEKAPAZITAETEN
DES
IDEALEN
GASES
.......................................36
3
ZWEITER
HAUPTSATZ
DER
THERMODYNAMIK
.......................................................
37
3.1
AUSSAGEN
DES
ZWEITEN
HAUPTSATZES
.....................................................................
37
8
INHALTSVERZEICHNIS
3.2
ENTROPIE
...................................................................................................................
37
3.2.1
EINFUEHRUNG
DER
ENTROPIE
...........................................................................
37
3.2.2
ENTROPIEBILANZEN
........................................................................................38
3.2.3
T,S-DIAGRAMM
............................................................................................39
3.3
FUNDAMENTALGLEICHUNGEN
......................................................................................39
3.4
EINFACHE
ZUSTANDSAENDERUNGEN
DES
IDEALEN
GASES
..............................................
40
3.4.1
ISOCHORE
ZUSTANDSAENDERUNG
......................................................................
40
3.4.2
ISOBARE
ZUSTANDSAENDERUNG
........................................................................
44
3.4.3
ISOTHERME
ZUSTANDSAENDERUNG
....................................................................
48
3.4.4
ISENTROPE
ZUSTANDSAENDERUNG
.....................................................................
51
3.4.5
POLYTROPE
ZUSTANDSAENDERUNG
....................................................................
51
3.4.6
ZUSTANDSAENDERUNGEN
IN
ADIABATEN
SYSTEMEN
..........................................
58
3.5
KREISPROZESSE
..........................................................................................................62
3.6
ADIABATE
DROSSELUNG
..............................................................................................
68
3.7
INSTATIONAERE
PROZESSE
..............................................................................................
69
3.7.1
FUELLEN
EINES
BEHAELTERS
.............................................................................
69
3.7.2
TEMPERATURAUSGLEICH
................................................................................69
3.8
WAERMETRANSPORT
......................................................................................................70
3.9
EXERGIE
UND
ANERGIE
..............................................................................................
70
3.9.1
BEGRENZTE
UMWANDELBARKEIT
DER
INNEREN
ENERGIE
UND
DER
WAERME
...
70
3.9.2
EXERGIE
UND
ANERGIE
EINES
STROEMENDEN
FLUIDS
.....................................70
3.9.3
EXERGIE
UND
ANERGIE
EINES
GESCHLOSSENEN
SYSTEMS
..............................
72
3.9.4
EXERGIE
UND
ANERGIE
DER
WAERME
.............................................................
74
3.9.5
EXERGIEVERLUST
............................................................................................
79
3.9.6
EXERGETISCHER
WIRKUNGSGRAD
....................................................................82
3.9.7
ENERGIE
UND
EXERGIE-FLUSSBILD
...............................................................
83
4
DAS
IDEALE
GAS
IN
MASCHINEN
UND
ANLAGEN
....................................................
92
4.1
KREISPROZESSE
FUER
WAERME
UND
VERBRENNUNGSKRAFTANLAGEN
..............................92
4.2
KREISPROZESSE
DER
GASTURBINENANLAGEN
...............................................................
92
4.2.1
ARBEITSPRINZIP
DER
GASTURBINENANLAGEN
..................................................
92
4.2.2
JOULE-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DER
GASTURBINENANLAGE
...............92
INHALTSVERZEICHNIS
9
4.2.3
ERICSSON-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DER
GASTURBINENANLAGE
.......
93
4.2.4
DER
WIRKLICHE
PROZESS
IN
DER
GASTURBINENANLAGE
.................................
95
4.3
KREISPROZESS
DES
HEISSGASMOTORS
.......................................................................
103
4.4
KREISPROZESSE
DER
VERBRENNUNGSMOTOREN
.........................................................
108
4.4.1
UEBERTRAGUNG
DES
ARBEITSPRINZIPS
DER
MOTOREN
IN
EINEN
KREISPROZESS
..........................................................................................
108
4.4.2
OTTO-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
.......
108
4.4.3
DIESEL-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
....
108
4.4.4
SEILIGER-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
..
112
4.4.5
DER
WIRKLICHE
PROZESS
IN
DEN
VERBRENNUNGSMOTOREN
..........................
113
4.5
KOLBENVERDICHTER
.................................................................................................
122
5
DER
DAMPF
UND
SEINE
ANWENDUNG
IN
MASCHINEN
UND
ANLAGEN
..............
127
5.1
DAS
REALE
VERHALTEN
DER
STOFFE
...........................................................................
127
5.2
WASSERDAMPF
......................................................................................................
129
5.3
DAMPFKRAFTANLAGEN
..............................................................................................
146
5.4
KOMBINIERTES
GAS-DAMPF-KRAFTWERK
(GUD-PROZESS)
...................................
154
5.5
ORGANISCHE
RANKINE-PROZESSE
(ORC)
...............................................................
155
5.6
LINKSLAUFENDE
KREISPROZESSE
MIT
DAEMPFEN
.....................................................
157
6
GEMISCHE
..............................................................................................................
163
6.1
DIE
ZUSAMMENSETZUNGEN
VON
GEMISCHEN
........................................................
163
6.2
IDEALE
GEMISCHE
...................................................................................................
163
6.3
GEMISCH
IDEALER
GASE
.........................................................................................
163
6.4
GAS-DAMPF-GEMISCH;
FEUCHTE
LUFT
..................................................................
164
6.5
REALE
GEMISCHE
..................................................................................................
169
7
STROEMUNGSVORGAENGE
.........................................................................................
174
7.1
KONTINUITAETSGLEICHUNG
.........................................................................................
174
7.2
DER
ERSTE
HAUPTSATZ
DER
THERMODYNAMIK
FUER
STROEMUNGSVORGAENGE
...............
174
7.2.1
ARBEITSPROZESSE
.....................................................................................
174
7.2.2
STROEMUNGSPROZESSE
..................................................................................
176
10
INHALTSVERZEICHNIS
7.3
KRAFTWIRKUNG
BEI
STROEMUNGSVORGAENGEN
...........................................................
176
7.4
DUESEN-UND
DIFFUSORSTROEMUNG
...........................................................................
176
8
WAERMEUEBERTRAGUNG
..........................................................................................
177
8.1
ARTEN
DER
WAERMEUEBERTRAGUNG
............................................................................
177
8.2
WAERMELEITUNG
......................................................................................................
177
8.2.1
EBENE
WAND
.............................................................................................
177
8.2.2
ZYLINDRISCHE
WAND
..................................................................................
178
8.2.3
HOHLKUGELWAND
.......................................................................................
180
8.3
KONVEKTIVER
WAERMEUEBERGANG
............................................................................
180
8.3.1
W
AERMEUEBERGANGSBEZIEHUNGEN
...............................................................
180
8.3.2
AEHNLICHKEITSTHEORIE
DES
WAERMEUEBERGANGS
............................................
181
8.3.3
WAERMEUEBERGANG
BEIM
KONDENSIEREN
UND
VERDAMPFEN
......................
202
8.4
TEMPERATURSTRAHLUNG
...........................................................................................
202
8.5
WAERMEDURCHGANG
.................................................................................................
205
8.6
WAERMEUEBERTRAGER
.................................................................................................
211
9
ENERGIEUMWANDLUNG
DURCH
VERBRENNUNG
UND
IN
BRENNSTOFFZELLEN
.........
220
9.1
UMWANDLUNG
DER
BRENNSTOFFENERGIE
DURCH
VERBRENNUNG
.............................
220
9.2
VERBRENNUNGSRECHNUNG
.......................................................................................
221
9.2.1
FESTE
UND
FLUESSIGE
BRENNSTOFFE
..............................................................
221
9.2.2
GASFOERMIGE
BRENNSTOFFE
.........................................................................
222
9.2.3
NAEHERUNGSLOESUNGEN
.................................................................................
225
9.3
VERBRENNUNGSKONTROLLE
.......................................................................................
226
9.4
THEORETISCHE
VERBRENNUNGSTEMPERATUR
.............................................................
229
9.5
ABGASVERLUST
UND
FEUERUNGSTECHNISCHER
WIRKUNGSGRAD
.................................
230
9.6
ABGASTAUPUNKT
.....................................................................................................
234
9.7
EMISSIONEN
AUS
VERBRENNUNGSANLAGEN
.............................................................
235
9.8
CHEMISCHE
REAKTIONEN
UND
IRREVERSIBILITAET
DER
VERBRENNUNG
.......................
235
9.9
BRENNSTOFFZELLEN
...................................................................................................
235
10
LOESUNGSERGEBNISSE
DER
AUFGABEN
..................................................................
236
|
| adam_txt |
7
INHALTSVERZEICHNIS
1
GRUNDLAGEN
DER
THERMODYNAMIK
.
11
1.1
AUFGABE
DER
THERMODYNAMIK
.
11
1.2
GROESSEN
UND
EINHEITENSYSTEME
.
11
1.3
THERMISCHE
ZUSTANDSGROESSEN
.
12
1.3.1
VOLUMEN
.
12
1.3.2
DRUCK
.
13
1.3.3
TEMPERATUR
.
15
1.4
THERMISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNG
.
16
1.4.1
THERMISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNG
EINES
HOMOGENEN
SYSTEMS
.
16
1.4.2
THERMISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNG
DES
IDEALEN
GASES
.
16
1.5
MENGENMASSE
KILOMOL
UND
NORMVOLUMEN;
MOLARE
GASKONSTANTE
.
17
1.6
THERMISCHE
AUSDEHNUNG
.
19
2
ERSTER
HAUPTSATZ
DER
THERMODYNAMIK
.
21
2.1
ENERGIEERHALTUNG,
ENERGIEBILANZ
.
21
2.2
ARBEIT
AM
GESCHLOSSENEN
SYSTEM
.
21
2.3
INNERE
ENERGIE
.
24
2.4
WAERME
.
25
2.5
ARBEIT
AM
OFFENEN
SYSTEM
UND
ENTHALPIE
.
25
2.6
FORMULIERUNGEN
DES
ERSTEN
HAUPTSATZES
DER
THERMODYNAMIK
.27
2.7
KALORISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNGEN
.
28
2.7.1
KALORISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNGEN
EINES
HOMOGENEN
SYSTEMS
.28
2.7.2
SPEZIFISCHE
WAERMEKAPAZITAETEN
EINES
HOMOGENEN
SYSTEMS
.28
2.7.3
KALORISCHE
ZUSTANDSGLEICHUNGEN
DES
IDEALEN
GASES
.
31
2.7.4
SPEZIFISCHE
WAERMEKAPAZITAETEN
DES
IDEALEN
GASES
.
31
2.7.5
MOLARE
WAERMEKAPAZITAETEN
DES
IDEALEN
GASES
.36
3
ZWEITER
HAUPTSATZ
DER
THERMODYNAMIK
.
37
3.1
AUSSAGEN
DES
ZWEITEN
HAUPTSATZES
.
37
8
INHALTSVERZEICHNIS
3.2
ENTROPIE
.
37
3.2.1
EINFUEHRUNG
DER
ENTROPIE
.
37
3.2.2
ENTROPIEBILANZEN
.38
3.2.3
T,S-DIAGRAMM
.39
3.3
FUNDAMENTALGLEICHUNGEN
.39
3.4
EINFACHE
ZUSTANDSAENDERUNGEN
DES
IDEALEN
GASES
.
40
3.4.1
ISOCHORE
ZUSTANDSAENDERUNG
.
40
3.4.2
ISOBARE
ZUSTANDSAENDERUNG
.
44
3.4.3
ISOTHERME
ZUSTANDSAENDERUNG
.
48
3.4.4
ISENTROPE
ZUSTANDSAENDERUNG
.
51
3.4.5
POLYTROPE
ZUSTANDSAENDERUNG
.
51
3.4.6
ZUSTANDSAENDERUNGEN
IN
ADIABATEN
SYSTEMEN
.
58
3.5
KREISPROZESSE
.62
3.6
ADIABATE
DROSSELUNG
.
68
3.7
INSTATIONAERE
PROZESSE
.
69
3.7.1
FUELLEN
EINES
BEHAELTERS
.
69
3.7.2
TEMPERATURAUSGLEICH
.69
3.8
WAERMETRANSPORT
.70
3.9
EXERGIE
UND
ANERGIE
.
70
3.9.1
BEGRENZTE
UMWANDELBARKEIT
DER
INNEREN
ENERGIE
UND
DER
WAERME
.
70
3.9.2
EXERGIE
UND
ANERGIE
EINES
STROEMENDEN
FLUIDS
.70
3.9.3
EXERGIE
UND
ANERGIE
EINES
GESCHLOSSENEN
SYSTEMS
.
72
3.9.4
EXERGIE
UND
ANERGIE
DER
WAERME
.
74
3.9.5
EXERGIEVERLUST
.
79
3.9.6
EXERGETISCHER
WIRKUNGSGRAD
.82
3.9.7
ENERGIE
UND
EXERGIE-FLUSSBILD
.
83
4
DAS
IDEALE
GAS
IN
MASCHINEN
UND
ANLAGEN
.
92
4.1
KREISPROZESSE
FUER
WAERME
UND
VERBRENNUNGSKRAFTANLAGEN
.92
4.2
KREISPROZESSE
DER
GASTURBINENANLAGEN
.
92
4.2.1
ARBEITSPRINZIP
DER
GASTURBINENANLAGEN
.
92
4.2.2
JOULE-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DER
GASTURBINENANLAGE
.92
INHALTSVERZEICHNIS
9
4.2.3
ERICSSON-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DER
GASTURBINENANLAGE
.
93
4.2.4
DER
WIRKLICHE
PROZESS
IN
DER
GASTURBINENANLAGE
.
95
4.3
KREISPROZESS
DES
HEISSGASMOTORS
.
103
4.4
KREISPROZESSE
DER
VERBRENNUNGSMOTOREN
.
108
4.4.1
UEBERTRAGUNG
DES
ARBEITSPRINZIPS
DER
MOTOREN
IN
EINEN
KREISPROZESS
.
108
4.4.2
OTTO-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
.
108
4.4.3
DIESEL-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
.
108
4.4.4
SEILIGER-PROZESS
ALS
VERGLEICHSPROZESS
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
.
112
4.4.5
DER
WIRKLICHE
PROZESS
IN
DEN
VERBRENNUNGSMOTOREN
.
113
4.5
KOLBENVERDICHTER
.
122
5
DER
DAMPF
UND
SEINE
ANWENDUNG
IN
MASCHINEN
UND
ANLAGEN
.
127
5.1
DAS
REALE
VERHALTEN
DER
STOFFE
.
127
5.2
WASSERDAMPF
.
129
5.3
DAMPFKRAFTANLAGEN
.
146
5.4
KOMBINIERTES
GAS-DAMPF-KRAFTWERK
(GUD-PROZESS)
.
154
5.5
ORGANISCHE
RANKINE-PROZESSE
(ORC)
.
155
5.6
LINKSLAUFENDE
KREISPROZESSE
MIT
DAEMPFEN
.
157
6
GEMISCHE
.
163
6.1
DIE
ZUSAMMENSETZUNGEN
VON
GEMISCHEN
.
163
6.2
IDEALE
GEMISCHE
.
163
6.3
GEMISCH
IDEALER
GASE
.
163
6.4
GAS-DAMPF-GEMISCH;
FEUCHTE
LUFT
.
164
6.5
REALE
GEMISCHE
.
169
7
STROEMUNGSVORGAENGE
.
174
7.1
KONTINUITAETSGLEICHUNG
.
174
7.2
DER
ERSTE
HAUPTSATZ
DER
THERMODYNAMIK
FUER
STROEMUNGSVORGAENGE
.
174
7.2.1
ARBEITSPROZESSE
.
174
7.2.2
STROEMUNGSPROZESSE
.
176
10
INHALTSVERZEICHNIS
7.3
KRAFTWIRKUNG
BEI
STROEMUNGSVORGAENGEN
.
176
7.4
DUESEN-UND
DIFFUSORSTROEMUNG
.
176
8
WAERMEUEBERTRAGUNG
.
177
8.1
ARTEN
DER
WAERMEUEBERTRAGUNG
.
177
8.2
WAERMELEITUNG
.
177
8.2.1
EBENE
WAND
.
177
8.2.2
ZYLINDRISCHE
WAND
.
178
8.2.3
HOHLKUGELWAND
.
180
8.3
KONVEKTIVER
WAERMEUEBERGANG
.
180
8.3.1
W
AERMEUEBERGANGSBEZIEHUNGEN
.
180
8.3.2
AEHNLICHKEITSTHEORIE
DES
WAERMEUEBERGANGS
.
181
8.3.3
WAERMEUEBERGANG
BEIM
KONDENSIEREN
UND
VERDAMPFEN
.
202
8.4
TEMPERATURSTRAHLUNG
.
202
8.5
WAERMEDURCHGANG
.
205
8.6
WAERMEUEBERTRAGER
.
211
9
ENERGIEUMWANDLUNG
DURCH
VERBRENNUNG
UND
IN
BRENNSTOFFZELLEN
.
220
9.1
UMWANDLUNG
DER
BRENNSTOFFENERGIE
DURCH
VERBRENNUNG
.
220
9.2
VERBRENNUNGSRECHNUNG
.
221
9.2.1
FESTE
UND
FLUESSIGE
BRENNSTOFFE
.
221
9.2.2
GASFOERMIGE
BRENNSTOFFE
.
222
9.2.3
NAEHERUNGSLOESUNGEN
.
225
9.3
VERBRENNUNGSKONTROLLE
.
226
9.4
THEORETISCHE
VERBRENNUNGSTEMPERATUR
.
229
9.5
ABGASVERLUST
UND
FEUERUNGSTECHNISCHER
WIRKUNGSGRAD
.
230
9.6
ABGASTAUPUNKT
.
234
9.7
EMISSIONEN
AUS
VERBRENNUNGSANLAGEN
.
235
9.8
CHEMISCHE
REAKTIONEN
UND
IRREVERSIBILITAET
DER
VERBRENNUNG
.
235
9.9
BRENNSTOFFZELLEN
.
235
10
LOESUNGSERGEBNISSE
DER
AUFGABEN
.
236 |
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