Kleine Formelsammlung Technische Thermodynamik
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- Helga Stein
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1 Kleine Formelsammlung Technische Thermodynamik von Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-Joachim Kretzschmar und Prof. Dr.-Ing. Ingo Kraft unter Mitarbeit von Dr.-Ing. Ines Stöcker ft Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag
2 Inhaltsverzeichnis 1 Thermodynamische Größen Größenarten Größen und Einheiten Umrechnung von Einheiten 14 2 Zustandsverhalten reiner Stoffe Einphasengebiete und Phasenübergänge Zweiphasengebiet flüssig - gasförmig Bereiche für Zustandsberechnung Bereiche für Zustandsberechnung im/?,r-diagramm Bereiche für Zustandsberechnung im/>,!/-diagramm Bereiche für Zustandsberechnung im 7>-Diagramm Bereiche für Zustandsberechnung im /z,.$-diagramm 23 3 Thermische Zustandsgrößen Temperatur Druck Dichte und spezifisches Volumen Definitionen Ermittlung von vundp für reale Fluide Ermittlung von v undp für ideale Gase Ermittlung von v und/3 für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten und Festkörper Ermittlung von yundp für Nassdampf Normzustand 33 4 Energetische Zustandsgrößen Wärmekapazitäten Definitionen Ermittlung von c p und c v für reale Fluide Ermittlung von c p und c v für ideale Gase Ermittlung von c p und c v für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten und Festkörper c p und c für Nassdampf Isentropenexponent und Schallgeschwindigkeit Definitionen Ermittlung von xrundw für reale Fluide 38
3 Inhaltsverzeichnis Ermittlung von /rund w für ideale Gase rund w für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten icvmdw für Nassdampf Enthalpie und innere Energie Definitionen Ermittlung von h und u für reale Fluide Ermittlung von h und u für ideale Gase Ermittlung von h und u für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten und Festkörper Ermittlung von h und u für Nassdampf Entropie Definition Ermittlung von s für reale Fluide Ermittlung von s für ideale Gase Ermittlung von s für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten Ermittlung von Ä für Nassdampf Exergie Exergie (der Enthalpie) Exergie der inneren Energie 60 5 Massebilanz Masse und Volumen Masse- und Volumenstrom Massebilanz bei geschlossenen Systemen Massebilanz bei offenen stationären Systemen Massebilanz bei offenen instationären Systemen 65 6 Energiebilanz - 1. Hauptsatz der Thermodynamik Ruhendes geschlossenes System Energiebilanz zwischen Zustand 1 und Volumenänderungsarbeit Äußere Nutz-und Kolbenarbeit Dissipierte Arbeiten Wärme Instationäre Energiebilanz Ruhendes offenes System Stationäre Energiebilanz Technische Arbeit Allgemeine instationäre Energiebilanz 81
4 8 Inhaltsverzeichnis 6.3 Berechnung der Differenzen von spezifischer Enthalpie und innerer Energie Reale Fluide Ideale Gase Inkompressible (ideale) Flüssigkeiten Nassdampf 90 7 Entropiebilanz - 2. Hauptsatz der Thermodynamik Ruhendes geschlossenes System Entropiebilanz zwischen Zustand 1 und Entropie der Wärme Entropieproduktion Dissipationsenergie Ruhendes offenes System Berechnung der Differenzen der spezifischen Entropie Reale Fluide Ideale Gase Inkompressible (ideale) Flüssigkeiten Nassdampf Exergiebilanz Ruhendes geschlossenes System Exergiebilanz zwischen Zustand 1 und Exergie der Wärme Exergieverlust Ruhendes offenes System Berechnung der Differenzen der spezifischen Exergie Einfache Prozesse Grundlagen der Modellierung technischer Prozesse Technische Anwendungen Fluide in Behältern mit starren Wänden Fluide unter konstantem Druck Mischen von Fluidströmen Verdichten und Pumpen Entspannung in Turbinen Drosselentspannung Kreisprozesse Grundlagen Gasturbinenanlagen-JOULE-Prozess 136
5 Inhaltsverzeichnis Dampfturbinenanlagen-CLAUSIUS-RANKINE-Prozess Kältemaschinen- und Wärmepumpen-Prozess Wärmeübertragung Transporteigenschaften der Stoffe Stationäre Wärmeleitung Grundlagen Ebene Wand Zylinderwand Kugelwand Konvektiver Wärmeübergang Temperaturfeld Wärmestrom und Wärmeübergangskoeffizient Ähnlichkeitskennzahlen Freie Konvektion Erzwungene Konvektion Wärmestrahlung Energiebilanz Zweiflächenstrahlungsaustausch Strahlungsaustauschkoeffizient (resultierender Strahlungskoeffizient) für ausgewählte Anwendungsfälle Wärmedurchgang 177 Literaturverzeichnis 182 Anhang A Stoffwertsammlung 184 AI Stoffunabhängige Konstanten 184 A2 Stoffspezifische Konstanten 184 A3 Stoffwerte von Gasen im Idealgaszustand 186 A4 Stofiwette von siedendem Wasser und gesättigtem Wasserdampf 191 A5 Stoffwerte von Wasser (reales Fluid) 192 A6 Stoffwerte von Wasserflüssigkeit (inkompressibel) 193 A7 Stoffwerte von Luft (reales Fluid) 194 A8 Stoffwerte von Luft beip = 0, Mpa 195 A9 Transportgrößen von Feststoffen 196 A10 Gesamtemissionsverhältnisse von Stoffen 197 All Heiz-und Brennwerte 198 Sachwortverzeichnis 199
6 10 Inhaltsverzeichnis B B1 B2 B3 B4 Zustandsdiagramme (als Beilage) Mollier A,5-Diagramm von Wasserdampf r,j-diagramm von Wasser und Wasserdampf lg /?,/!-Diagramm von Ammoniak lg/?,/i-diagramm von Propan Ergänzung im Web Kapitel 12 Ideale Gasgemische 13 Feuchte Luft Anhang C Stoffwert-Bibliotheken und Software Cl FluidEXL für Excel C2 FluidMAT für Mathcad C3 FluidCASIO für Taschenrechner Casio CFX-9850, FX 1.0, Algebra FX 2.0, FX-880P C4 FluidHP für Taschenrechner HP 48 und 49 C5 FluidTI für Taschenrechner TI 83, 84, 89, 92, voyage 200 mit Stoff wertbibliotheken LiblF97 für Wasser und Wasserdampf LibNH3 für Ammoniak LibR134a für das Kältemittel R134a, LibIDGAS für Verbrennungsgasgemische LibFLUFT für feuchte Luft, und Berechnungsprogrammen LibWÜT für Betriebscharakteristika von Wärmeübertragern LibGroeber zur Berechnung von instationärer Wärmeleitung für symmetrische Verhältnisse mit dem Verfahren von GRÖBER Weitere Ergänzungen sind vorgesehen. Außerdem werden Berichtigungen auf der Website veröffentlicht.
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e c o r e n e n o m g i y e c s n g i e n n v i e e r i n g..t. e n r o n m Technische Universität Berlin INSTITUT FÜR ENERGIETECHNIK Prof. Dr.-Ing. G. Tsatsaronis. 3. Klausur im Fach Thermodynamik I,
Inhaltsverzeichnis Allgemeine Grundlagen Fluide Phasen
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