Technische Thermodynamik
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- Imke Beltz
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1 Heinz Herwig Christian H. Kautz Technische Thermodynamik PEARSON.~~f~~~., Studium" ein Imprint von Pearson Education München Boston e san Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam
2 ,., " Inhaltsverzeichnis Vorwort 11 Kapitel 1 Das Buch und sein Konzept Um fa ng des vorliegenden Buches Inhalt des vorliegenden Buches Form des vorliegenden Buches Kapitel 2 Einführende Vorbemerkungen/Beispiele Was ist Thermod ynamik? Ist Thermodynamik ein..schwieriges Fach"? Stat istische/phänomenologische Thermodynamik. 2.4 Thermodynamisches Gleichgewicht - grund legende Definitionen. 2.5 Beispiele aus dem Alltag. 2.6 Beispiele aus technischen Anwendungen. Kapitel 3 Das thermodynamische Verhalten von Stoffen 3.1 Zustan dsgröß en. Zustandsgleic hungen. 3.2 Druck, spezifi sches Volumen und Temperatur. 3.3 Ideales Gas (Modellgasl. 3.4 Reale Gase. 3.5 Inkompressible Flüssigkeit (Modellfl üssigkeit). Fragen - Stimmt es. dass 1. Kapitel 4 Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik 4.1 Der thermod ynamische Energiebegriff. 4.2 Der 1. Hauptsatz als Bilanz der thermodynam ischen Gesamtenergie. 4.3 Erläuterungen zum 1. Hauptsatz Hauptsatz für geschlossene Syst eme Die thennodynamische Gesamtenergie und ihre Anteile Prozessgröße Arbeit Prozessgröße Wärme. 4.5 I. Hauptsat z für offene Systeme Massenbilan z Spezielle Formen des 1. Haup tsatzes für offe ne Systeme Mechanische Teilenergiegleichung Thermische Teilenergiegleichung..
3 INHALTSVERZEICHNIS 4.6 Polytrope Zustandsänderungen idealer Gase. Fragen - Stimmt es, dass?. Kapitel 5 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik 5.1 Die thermodynamische Größe Entropie. 5.2 Der 2. Hauptsatz als Bilanz d er En trop ie. 5.3 Erläuterungen zum 2. Hauptsatz Entropieänderung durch Wärmeübertragung IAq,., S) Entropieproduktionlö j.s öl Materieller Entropietransport (ßl;;.SJ Spezielle Formen des 2. Hauptsatzes Der zweite Hauptsatz für geschlossene Systeme Der 2. Hau ptsatz für offene Systeme. 5.5 Erläuterungen zur Prozessgröße \Värme Irreversible \Vänneübertragu ng \Värmeübergang zwischen zwe i Systemen im thermischen Kontakt miteinander T hermodynami sche M itteltemperat ur der \Värmeübertragung. 5.6 Umwandelbarkeif von w ärme in Nutzarbeit Das Prinzip der Wärmekraftmaschine Thermischer Wirkungsgrad, Carnot-Fektor. 5.7 Exergie und Anergie Qualitative Angaben zur Exergie und Anergie Quantitative Angaben zu r Exergie und Anergie Exergetische Wirkungsgrad e Bilanzen für thermodynami sche Systeme, Flu ssdiagramme. Fragen - Stimmt es, dass?. Kapitel 6 Thermodynamische Zustandsgleichungen reiner Stoffe 6.1 Thermodynamische Zustandsgleichungen Thermische Zustandsgleichung (p. v; T-Daten) Kal orische Zustandsgleichung Entropie-Zustandsgleichung. 6.2 Thermodynamische Fundamental gleichungen Die Fundamentalgleichung u = u (s, v ) All ernative Formen der Fundamentalgleichung Reziprozitäts- und Maxwell-Beziehungen. 6.3 Phasengleichgewicht
4 ,, Inhaltsverzeichnis, + Fragen - Stimmt es, dass?. Kapitel 7 Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische 7.1 Definitio nen. 7.2 Die Zustandsgleich ungen idealer Gasgemische Thermische Zus tandsgleich ung Kalori sche Zustandsgleich ung Entropie-Zu standsgleichung. 7.3 Ideal e Gas-Damp f-gemische Ungesättigte und gesättigte Gas-Dampf-Gemische. 7.4 Feuchte Luft Spezielle Maßangaben Spezifische Größen feuchter Luft Das h 1+X. X-Diagramm feuchter Luft Typi sche Prozesse m it feuchter Luft Kü hlgrenz- und Feuch tkugeltemp eraturen Das Psychrometer-Messprinzip. Zusam menfassu ng. Fragen - Sti mmt es, dass?. Kapitel 8 Thermodynamische Kreisprozesse 8.1 Kreisprozesse in technischen Anlagen. 8.2 Energie- und Entropiebilanzen für Kreisprozesse Energiebilanz für Kreisprozesse Entro piebilanz für Kreisprozesse. 8.3 Ideali sierte Vergleichsprozesse Der Carnot-Prozess (idealisierter Vergleichsprozess) Der Joule-Prozess (idealisierter Vergleichsprozess) Der Claustus-Rankine-Prozess (idealisierter Vergleichsprozess) Der Seiliger-Prozess (idealisierter Vergleich sprozess). 8.4 Kre isprozess-systematik. Fragen - Stimmt es. dass 1. Kapitel 9 Arbeitsprozesse (rechtsläufige Kreisprozesse) 9.1 Definition en. 9.2 \Värmekraftmaschinen und -anlagen Geschlossene Gasturbinenanlagen Einfache Dampfkraftanlage
5 9.2.3 Verbesserte Dampfkraftanlage: Zwischenüberhitzung und Speisewasser-Vorwärmung Kernkraftwerke Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bei Wärmekraftanlagen Wirkungsgrade von Wärmekraftanlagen Verbrennungskraftmaschinen und -anlagen Offene Gasturbinenanlagen Otto- und Dieselmotoren Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bei Verbrennungsmotoren Kombinierte Gas-Dampf-Kraftwerke (GuD) Zusammenfassung 229 Fragen - Stimmt es, dass? 230 Diskussion der Fragen 233 Kapitel 10 Wärmeprozesse (linksläufige Kreisprozesse) Definitionen Energetische und exergetische Aspekte des Heizens und Kühlens Heizen mit \Värme pum pen Kompressions-w ärmepum pen Wärmepumpen im Vergle ich mit a nderen Hei zsystemen Küh len mit Kältemasch inen Kompressions Kältemaschi nen Zusammen fassu ng 257 Fragen - Sti mmt es, dass? 258 Diskussion der Fragen 259 Kapitel 11 Stationäre Strömungen Eindimensionale Näherung in durchströmten Querschnitten Glei ch ungen für eindimensionale Durchströmungen Strömungen ohne Energietransfer Inkompressible Strömungen ohne Energietransfer Kompressible Strömungen ohne Energietransfer Strömungen mit Energietransfer In kompressible Strömungen mit Energietransfer Kompressible Strömungen mit Energietransfer 279 Zusammenfassung Fragen - Stimmt es, dass? 282 Diskussion der Fragen Kapitel 12 Verbrennungsprozesse Verbrennungsreaktionen und Mengenangaben Bilanzen bei Verbrennungsprozessen 295 8
6 ,.,',, Inhaltsverzeichnis,. 'I 12,2.1 Stoffl iche Bilanzen,, Energetische Bilanzen, Feuerungsprozesse Exergetische Bilanz, Verbrennungskraftprozesse 299 Zusammenfassung 305 Fragen - Stimmt es, dass? Anhang A Übungsaufgaben 309 A.1 DruckJuft tank zur Energiespeicherung A.2 \Värmerohr A.3 Kolben Lageveränderung A.4 Energiebilanz fü r ein w ohnhaue 312 A.5 Erwärmu ng eines kon stanten Gasstromes 313 A.6 Zustandsänderungen in einer Zylinder-Kolben-Anordnung A.7 Kühlung feuchter Luft A,8 Wirkungsgrade und Verluste bei einer GuD-Anlage 315 A.9 Heizung mit Hilfe einer Wärmepumpe A.10 Auss trömen aus einem Leitungs-Leck 318 A.ll Methan-Verbrennung in einem OXYFUEL-Prozess A.1 2 Berechnung des Verbrennu ngsprozesses in einem Ka lkofen 319 I ' Anhang B Anhang C Verzeichnis wichtiger Symbo le und Formelzeichen Verzeichnis der im Text gege be ne n Definitionen Standardwerke zur Thermodynamik Sachregister
Inhaltsverzeichnis VII
Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen 1 1.1 Mathe für Thermodynamiker und -innen 1 1.2 Deutsch für Thermodynamiker (m/w) 2 1.2.1 Hier geht nix verloren - die Sache mit der Energie 4 1.2.2 Erst mal Bilanz ziehen
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