Wärme- und Stoffübertragung

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1 Wärme- und Stoffübertragung von Hans Dieter Baehr, Karl Stephan 6., neu bearb. Aufl. Springer 2008 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

2 ltsverzeichnis eichen... xv führung. Technische Anwendungen... 1 Die verschiedenen Arten der Wärmeübertragung Wärmeleitung Stationäre, geometrisch eindimensionale Wärmeleitung Konvektiver Wärmeübergang, Wärmeübergangskoeffizient Die Bestimmung von Wärmeübergangskoeffizienten. DimensionsloseKennzahlen Wärmestrahlung Strahlungsaustausch Wärmedurchgang Der Wärmedurchgangskoeffizient Mehrschichtige Wände Wärmedurchgang durch Wände mit vergrößerter Oberfläche Abkühlung und Erwärmung dünnwandiger Behälter Wärmeübertrager Bauarten und Stromführungen Allgemeine Berechnungsgleichungen. Dimensionslose Kennzahlen Gegenstrom- und Gleichstrom-Wärmeübertrager Kreuzstrom-Wärmeübertrager Betriebscharakteristiken für weitere Stromführungen. Diagramme... 71

3 1.5.1 DieFilmtheorie DieGrenzschichttheorie Die Penetrations- und die Oberflächenerneuerungstheorie Anwendung der Filmtheorie auf die Verdunstungskühlung Stoffdurchgang Stoffübertrager DieMengenbilanzen Konzentrationsverlauf und Höhe von Stoffaustauschkolonnen Aufgaben ärmeleitung und Diffusion Die Wärmeleitungsgleichung Die Herleitung der Differentialgleichung für das Temperaturfeld Die Wärmeleitungsgleichung für einen Körper mit konstantenstoffwerten DieRandbedingungen TemperaturabhängigeStoffwerte ÄhnlicheTemperaturfelder Stationäre Wärmeleitung Geometrisch eindimensionale Wärmeleitung mit Wärmequellen Wärmeleitung in LängsrichtungeinesStabes Der Temperaturverlauf in Rippen und Nadeln DerRippenwirkungsgrad Geometrisch mehrdimensionaler Wärmefluss Instationäre Wärmeleitung Lösungsmethoden DieLaplace-Transformation Der einseitig unendlich ausgedehnte Körper Abkühlung und Erwärmung einfacher Körper bei eindimensionalem Wärmefluss Abkühlung und Erwärmung bei mehrdimensionalem Wärmefluss Erstarren geometrisch einfacher Körper Wärmequellen Numerische Lösung von Wärmeleitproblemen mit Differenzenverfahren...212

4 xi Nichtkartesische Koordinaten. Temperaturabhängige Stoffwerte Instationäre ebene und räumliche Temperaturfelder StationäreTemperaturfelder Numerische Lösung von Wärmeleitproblemen mit der Finite-Element-Methode Die Finite-Element-Methode für stationäre, geometrisch eindimensionale Temperaturfelder Die Finite-Element-Methode für ebene stationäre Temperaturfelder Die Finite-Element-Methode für instationäre, geometrisch eindimensionale Wärmeleitprobleme Erweiterung auf instationäre, geometrisch zweidimensionale Wärmeleitprobleme Diffusion Bemerkungen überruhendesysteme Die Herleitung der Differentialgleichung für das Konzentrationsfeld Vereinfachungen Randbedingungen Stationäre Diffusion mit katalytischer Oberflächenreaktion Stationäre Diffusion mit homogener chemischer Reaktion InstationäreDiffusion Aufgaben vektiver Wärme- und Stoffübergang. Einphasige ömungen Die längsangeströmte ebene Platte bei reibungsfreier Strömung 300 DieBilanzgleichungen DasReynoldsscheTransporttheorem DieMassenbilanz DieImpulsbilanz DieEnergiebilanz Zusammenfassung Einfluss der Reynolds-Zahl auf die Strömung Vereinfachungen der Navier-Stokes-Gleichungen Schleichende Strömungen Reibungsfreie Strömungen Grenzschichtströmungen...341

5 3.5.4 Allgemeine Bemerkungen zur Lösung der Grenzschichtgleichungen Einfluss der Turbulenz auf den Wärme- und Stoffübergang Turbulente Strömungen an festen Wänden Überströmte Körper Die parallel angeströmte ebene Platte Der quer angeströmtezylinder Quer angeströmte Rohrbündel Einige empirische Gleichungen für den Wärme- und Stoffübergang an überströmten Körpern Durchströmte Kanäle,Haufwerke,Wirbelschichten Die laminare Rohrströmung Die turbulente Rohrströmung Haufwerke Poröse Körper Wirbelschichten Einige empirische Gleichungen für den Wärme- und Stoffübergang in durchströmten Kanälen, Haufwerken undwirbelschichten Freie Strömung DieImpulsgleichung Wärmeübergang an einer senkrechten Wand bei laminarer Strömung Einige empirische Gleichungen für den Wärmeübergang bei freier Strömung Stoffübergang bei freier Strömung Überlagerung von freier und erzwungener Strömung Kompressible Strömungen Das Temperaturfeld in einer kompressiblen Strömung Berechnung des Wärmeübergangs Aufgaben onvektiver Wärme- und Stoffübergang mit hasenumwandlungen WärmeübergangbeimKondensieren Die verschiedenen Arten der Kondensation DieNußeltscheWasserhauttheorie Abweichungen von der Nußeltschen Wasserhauttheorie Einfluss nicht kondensierbarer Gase Filmkondensation mit turbulenter Wasserhaut

6 xiii Die verschiedenen Arten der Wärmeübertragung DieEntstehungvonDampfblasen Mechanismen der Wärmeübertragung beim Sieden in freier Strömung BlasenfrequenzundAbreißdurchmesser DieNukijama-Kurve Stabilität beim Sieden in freier Strömung Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten beim Sieden in freier Strömung Einige empirische Gleichungen zum Wärmeübergang beim Blasensieden in freier Strömung Zweiphasige Strömungen WärmeübergangbeimSiedenvonGemischen Aufgaben rmestrahlung Grundlagen. Strahlungsphysikalische Größen Temperaturstrahlung Ausstrahlung Bestrahlung AbsorptionvonStrahlung ReflexionvonStrahlung Hohlraumstrahlung. Gesetz von Kirchhoff Die Strahlung des Schwarzen Körpers Definition und Realisierung des Schwarzen Körpers Die spektrale Strahldichte und die spektrale spezifische Ausstrahlung Die spezifische Ausstrahlung und die Ausstrahlung in einem Wellenlängenbereich Strahlungseigenschaften realer Körper Emissionsgrade Die Beziehungen zwischen Emissions-, Absorptionsund Reflexionsgraden. Der graue Lambert-Strahler Emissionsgrade realer Körper Strahlungsdurchlässige Körper Solarstrahlung ExtraterrestrischeSolarstrahlung Die Schwächung der Solarstrahlung in der Erdatmosphäre DirekteSolarstrahlungamErdboden...655

7 5.5.3 Strahlungsaustausch zwischen grauen Lambert-Strahlern Strahlungsschutzschirme Gasstrahlung Absorptionskoeffizient und optische Dicke Absorptions-und Emissionsgrade Ergebnisse für denemissionsgrad Emissionsgrade und gleichwertige Schichtdicken von Gasräumen Strahlungsaustausch in einem gasgefüllten Hohlraum Aufgaben ng A: Ergänzungen EinführungindieTensornotation Zusammenhang zwischen mittlerem und thermodynamischem Druck Navier-Stokes-Gleichungen eines inkompressiblen Fluids konstanter Viskosität in kartesischen Koordinaten Navier-Stokes-Gleichungen eines inkompressiblen Fluids konstanter Viskosität in Zylinderkoordinaten Entropiebilanz für Gemische Zusammenhang zwischen partieller und spezifischer Enthalpie Berechnung der Konstanten a n des Graetz-Nußelt-Problems (3.243) ng B: Stoffwerte ng C: Lösungen der Aufgaben atur erzeichnis...777