Thermodynamik des Kraftfahrzeugs

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1 Cornel Stan Thermodynamik des Kraftfahrzeugs Mit 200 Abbildungen und 7 Tabellen Springer

2 Inhaltsverzeichnis Liste der Formelzeichen XV 1 Grundlagen der Technischen Thermodynamik Gegenstand und Untersuchungsmethodik Thermodynamisches System Austausch zwischen System und Umgebung Thermische Zustandsgrößen; Thermische Zustandsgieichungen Thermodynamische Zustandsänderungen Anwendbarkeit von Differentialquotienten der Zustandsgrößen Reversible und irreversible Zustandsänderungen Formen der Energieübertragung zwischen System und Umgebung Volumenänderungsarbeit Druckänderungsarbeit Wärme 33 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel 1 37 Anwendbarkeit von Differentialquotienten der Zustandsgrößen 37 Reversible und irreversible Zustandsänderungen 44 Volumenänderungs- und Druckänderungsarbeit 50 2 Energiebilanz: Der erste Hauptsatz der Thermodynamik Einführung; Erläuterung Energiebilanz für Zustandsänderungen in geschlossenen Systemen; Innere Energie 64 r Innere Energie Energiebilanz für Zustandsänderungen in offenen Systemen (stationäre Prozesse); Enthalpie Enthalpie Gegenüberstellung der inneren Energie und der Enthalpie Energiebilanz auf Basis der Enthalpie für Zustandsänderungen in geschlossenen und in offenen Systemen 76

3 X Inhaltsverzeichnis 2.5 Anwendung des Ersten Hauptsatzes in elementaren Prozessen Elementare Prozesse in geschlossenen Systemen Elementare Prozesse in offenen Systemen 81 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel 2 87 Energiebilanz, Innere Energie, Enthalpie 87 3 Arbeitsmedien: Gase und Gasgemische Ideale und reale Gase Thermische Zustandsgieichung für ideale Gase Universelle (allgemeine; molare) Gaskonstante Molar-spezifische Größen Normkubikmeter Reale Gase Spezifische Wärmekapazität der idealen Gase Gesetz der inneren Energie bei idealen Gasen (Joule) Formen der spezifischen Wärmekapazität Zusammenhang der spezifischen Wärmekapazität bei konstanten Volumen und bei konstanten Druck Das ideale Gasgemisch Die Gaskonstante eines Gasgemisches Molare Masse, Dichte, Zusammenhänge der Massenund Volumenanteile Innere Energie, Enthalpie und spezifische Wärmekapazität eines Gasgemisches Elementare Zustandsänderungen in gasförmigen Arbeitsmedien Isochore Zustandsänderung (V = konst.) Isobare Zustandsänderung (p = konst.) Isotherme Zustandsänderung (T = konst.) Adiabate Zustandsänderung (pv k = konst.) Polytrope Zustandsänderung (pv n = konst.) 141 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel Zustandsänderungen in Gasen und Gasgemischen Energieumwandlung: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Formulierungen Thermischer Wirkungsgrad Entropie reversibler (idealer) Prozesse Entropie irreversibler (natürlicher) Prozesse Berechnung der Entropie 195

4 Inhaltsverzeichnis XI 4.6 Darstellungsformen von Prozessen mittels Entropie: (T,s), (U,s), (h,s) - Diagramme T,s-Diagramme (Wärmediagramme) Elementare, reversible Zustandsänderungen im T,s-Diagramm u,s- und h,s-diagramme Exergie und Anergie 209 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel Berechnung der Entropie in thermodynamischen Vorgängen Prozesse in thermischen Maschinen für Kraftfahrzeuge Kreisprozesse in Wärmekraftmaschinen Rechtslaufende Kreisprozesse Kreisprozesse in Wärmekraftmaschinen mit sukzessiven Zustandsänderungen Kreisprozesse in Wärmekraftmaschinen mit simultanen Zustandsänderungen Kreisprozesse in Klimaanlagen und Wärmepumpen Linkslaufende Kreisprozesse Kreisprozesse in Kältemaschinen Kreisprozesse in Wärmepumpen (Heizanlagen) 257 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel Kreisprozesse in Wärmekraftmaschinen Arbeitsmedien: Dämpfe und Gas-Dampf-Gemische Phasen und Komponenten eines Dampfes Diagrammdarstellungen der Zustands- und energetischen Größen eines Dampfes Kreisprozesse mit Dampf in der Kraftfahrzeugtechnik Rechtslaufende Kreisprozesse mit Dampf in Kraftanlagen Linkslaufende Kreisprozesse mit Dampf in Klimaanlagen Linkslaufende Kreisprozesse mit Dampf in Wärmepumpenanlagen Drosselung von Nassdampf Gas-Dampf-Gemische Kenngrößen der Gas-Dampf-Gemische Kenngrößen der Gas-Dampf-Gemische in Diagrammform Zustandsänderungen der feuchten Luft in der Kraftfahrzeugtechnik 320

5 XII Inhaltsverzeichnis Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel Dampfund Gas-Dampf-Gemische Verbrennung Kraftstoffe Kraftstoff-Luft-Gemische Heizwerte Verbrennungsrechnung Verfahren zur Verbrennungsrechnung Stöchiometrischer Luftbedarf Zusammensetzung der Abgaskomponenten bei vollständiger Verbrennung Zusammensetzung der Abgaskomponenten bei unvollständiger Verbrennung Ablauf der Verbrennungsreaktionen Verbrennungsformen in Otto- und Dieselmotoren 384 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel Verbrennung Wärmeübertragung Arten der Wärmeübertragung Die Wärmeleitung Elementares Modell der Wärmeleitung Wärmeleitung durch eine ebene Wand Wärmeleitung durch Rohrwände Der Wärmeübergang (die Konvektion) Elementare Modelle der Konvektion Grundlagen der Ähnlichkeitstheorie im Bezug auf die Konvektion Wärmetauscher Die Wärmestrahlung Elementare Modelle der Wärmestrahlung Wärmeübertragung durch Strahlung zwischen Körperoberflächen 443 Anwendungsbeispiele und Übungen zu Kapitel Wärmeleitung Messung thermodynamischer Größen Thermodynamische Messgrößen in der Kraftfahrzeugtechnik Arbeitsmedium Verhalten des Arbeitsmediums in thermodynamischen Prozessen 459

6 Inhaltsverzeichnis XIII 9.2 Messung von Zustandsgrößen in Arbeitsmedien Temperaturmessung Feuchtemessung Wegmessung Ermittlung von Zustandsänderungen 470 Literatur 473 Sachwortverzeichnis 475 Verzeichnis angeführter Thermodynamiker 481

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