Inhaltsverzeichnis. Günter Cerbe, Gernot Wilhelms. Technische Thermodynamik. Theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen

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1 Inhaltsverzeichnis Günter Cerbe, Gernot Wilhelms Technische Thermodynamik Theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen ISBN (Buch): ISBN (E-Book): Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

2 7 Inhaltsverzeichnis Formelzeichen Grundlagen der Thermodynamik Aufgabe der Thermodynamik Großen und Einheitensysteme Physikalische Großen und Großenarten Großengleichungen Zahlenwertgleichungen Einheitensysteme Thermische Zustandsgroßen Volumen Druck Temperatur Thermische Zustandsgleichung Thermische Zustandsgleichung eines homogenen Systems Thermische Zustandsgleichung des idealen Gases Mengenmaße Kilomol und Normvolumen; molare Gaskonstante Kilomol Normvolumen Molare Gaskonstante Thermische Ausdehnung Langenanderung Volumenanderung Thermodynamisches System Systeme und Systemgrenzen Zustandsgroßen und Prozessgroßen Zustandsanderungen und Prozesse Kontrollfragen Erster Hauptsatz der Thermodynamik Energieerhaltung, Energiebilanz Arbeit am geschlossenen System Innere Energie Warme Arbeit am offenen System und Enthalpie Formulierungen des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik Kalorische Zustandsgleichungen Kalorische Zustandsgleichungen eines homogenen Systems Spezifische Warmekapazitaten eines homogenen Systems Kalorische Zustandsgleichungen des idealen Gases Spezifische Warmekapazitaten des idealen Gases Molare Warmekapazitaten des idealen Gases Kontrollfragen

3 8 Inhaltsverzeichnis 3 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Aussagen des zweiten Hauptsatzes Entropie Einfuhrung der Entropie Entropiebilanzen T,S-Diagramm Fundamentalgleichungen Einfache Zustandsanderungen des idealen Gases Isochore Zustandsanderung Isobare Zustandsanderung Isotherme Zustandsanderung Isentrope Zustandsanderung Polytrope Zustandsanderung Zustandsanderungen in adiabaten Systemen Kreisprozesse Kontinuierlicher Ablauf in Kreisprozessen Arbeit und Prozessverlauf Warmekraftmaschine Grenzen der thermischen Energieumwandlung Vergleich reversibler und irreversibler Kreisprozesse Warmepumpe und Kaltemaschine Adiabate Drosselung Instationare Prozesse Fullen eines Behalters Temperaturausgleich Warmetransport Entropieerzeugung beim Warmetransport Thermodynamische Mitteltemperatur Exergie und Anergie Begrenzte Umwandelbarkeit der inneren Energie und der Warme Exergie und Anergie eines stromenden Fluids Exergie und Anergie eines geschlossenen Systems Exergie und Anergie der Warme Exergieverlust Exergetischer Wirkungsgrad Energie- und Exergie-Flussbild Kontrollfragen Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen Kreisprozesse fur Warme- und Verbrennungskraftanlagen Vergleichsprozesse Bewertungszahlen fur die Kreisprozesse Kreisprozesse der Gasturbinenanlagen Arbeitsprinzip der Gasturbinenanlagen Joule-Prozess als Vergleichsprozess der Gasturbinenanlage

4 Inhaltsverzeichnis Ericsson-Prozess als Vergleichsprozess der Gasturbinenanlage Der wirkliche Prozess in der Gasturbinenanlage Kreisprozess des Heißgasmotors Arbeitsprinzip des Heißgasmotors Stirling-Prozess als Vergleichsprozess des Heißgasmotors Der wirkliche Prozess im Heißgasmotor Kreisprozesse der Verbrennungsmotoren Ûbertragung des Arbeitsprinzips der Motoren in einen Kreisprozess Otto-Prozess als Vergleichsprozessdes Verbrennungsmotors (Gleichraumprozess) Diesel-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors (Gleichdruckprozess) Seiliger-Prozess als Vergleichsprozess des Verbrennungsmotors (Gemischter Vergleichsprozess) Der wirkliche Prozess in den Verbrennungsmotoren Kolbenverdichter Der verlustlose Kolbenverdichter ohne Schadraum Bewertungszahlen fur den Kolbenverdichter Kontrollfragen Der Dampf und seine Anwendung in Maschinen und Anlagen Das reale Verhalten der Stoffe Aggregatzustandsanderungen, Phasenwechsel Thermische Zustandsgleichungen realer Fluide p,v,t-diagramm Wasserdampf Zustandsgleichungen des Wasserdampfes Spezifische Zustandsgroßen Gleichung von Clausius und Clapeyron Zustandsanderungen des Wasserdampfes Dampfkraftanlagen Arbeitsprinzip der Dampfkraftanlagen Clausius-Rankine-Prozess als Vergleichsprozess der Dampfkraftanlage Verfahren zur Erhohung des thermischen Wirkungsgrades Zwischenuberhitzen. Verfahren zur Verringerung des Wassergehaltes im Abdampf Der wirkliche Prozess in Dampfkraftanlagen Kombiniertes Gas-Dampf-Kraftwerk (GUD-Prozess) Zweck der Kombination Grundschaltung des Gas-Dampf-Kraftwerkes Wirkungsgrade beim Gas-Dampf-Kraftwerk Schaltungsbeispiele Organische Rankine-Prozesse (ORC) Prozessverlauf Organische Arbeitsfluide Linkslaufende Kreisprozesse mit Dampfen Kontrollfragen

5 10 Inhaltsverzeichnis 6Gemische Zusammensetzung von Gemischen Massenanteil Stoffmengenanteil (Molanteil) Molare Masse des Gemisches Beladung Ideale Gemische Gesetz von Amagat Partialdichte (Massenkonzentration) und Gemischdichte Raumanteil Die extensiven Zustandsgroßen des idealen Gemisches Gemisch idealer Gase Thermische Zustandsgleichung Partialdruck (Gesetz von Dalton) Mischungsentropie und Exergie eines Gemisches idealer Gase Zusammensetzung von Gemischen idealer Gase Gas-Dampf-Gemisch; Feuchte Luft Sattigungszustand, Taupunkt Feuchte Luft als Beispiel eines Gas-Dampf-Gemisches Zusammensetzung feuchter Luft Spezifisches Volumen feuchter Luft Spezifische Enthalpie feuchter Luft h,x-diagramm von Mollier Einfache isobare Zustandsanderungen feuchter Luft im h,x-diagramm Kontrollfragen Strömungsvorgänge Kontinuitatsgleichung Der erste Hauptsatz der Thermodynamik fur Stromungsvorgange Arbeitsprozesse Stromungsprozesse Kraftwirkung bei Stromungsvorgangen Impulssatz Hauptgleichung der Stromungsmaschinen Dusen- und Diffusorstromung Energieumwandlung in Dusen und Diffusoren Reibungsfreie Dusenstromung Schallgeschwindigkeit Reibungsfreie Diffusorstromung Ausbildung einer Laval-Duse oder eines Ûberschall-Diffusors Kontrollfragen Wärmeübertragung Arten der Warmeubertragung Warmeleitung Ebene Wand Zylindrische Wand Hohlkugelwand Konvektiver Warmeubergang Warmeubergangsbeziehungen

6 Inhaltsverzeichnis Øhnlichkeitstheorie des Warmeubergangs Warmeubergang beim Kondensieren und Verdampfen Temperaturstrahlung Einfuhrung Warmeubertragung durch Strahlung Gas- und Flammenstrahlung Warmedurchgang Warmedurchgangsbeziehungen Beeinflussung des Warmedurchgangs Zwischentemperaturen Warmeubertrager Gegen-, Gleich- und Kreuzstrom Berechnungsverfahren Verfahrensoptimierung bei der Warmenutzung Exergieverlust im Warmeubertrager Kontrollfragen Energieumwandlung durch Verbrennung und in Brennstoffzellen Umwandlung der Brennstoffenergie durch Verbrennung Verbrennungstechnische Eigenschaften der Brennstoffe Verbrennungsvorgang Reaktionsgleichungen Verbrennungsrechnung Feste und flussige Brennstoffe Gasformige Brennstoffe Naherungslosungen Verbrennungskontrolle Messmethode Auswertung der Messung Verbrennungsdreiecke Theoretische Verbrennungstemperatur Abgasverlust und feuerungstechnischer Wirkungsgrad Konventionelle Verbrennungsanlagen Verbrennungsanlagen mit Kondensation imabgas Abgastaupunkt Emissionen aus Verbrennungsanlagen Einfuhrung Minderung der Schwefeloxidemission Minderung der Stickoxidemission Minderung der Kohlendioxidemission Chemische Reaktionen und Irreversibilitat der Verbrennung Enthalpie, Entropie, freie Enthalpie Brennstoffexergie Exergieverlust bei der Verbrennung Brennstoffzellen Wirkprinzip

7 12 Inhaltsverzeichnis Energetische Bewertung Bauarten Kontrollfragen Lösungsergebnisse der Aufgaben Antworten auf die Kontrollfragen Grundlagen der Thermodynamik Erster Hauptsatz der Thermodynamik Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen Der Dampf und seine Anwendung in Maschinen und Anlagen Gemische Stromungsvorgange Warmeubertragung Energieumwandlung durch Verbrennung und in Brennstoffzellen Anhang A1 Schrifttum A2 Nachweis verwendeter Unterlagen A3 Wiederholung haufig benutzter Tafeln Sachwortverzeichnis