Kleine Formelsammlung Technische Thermodynamik

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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 3., erweiterte Auflage 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/?,7 7 -Diagramm...2O Bereiche für Zustandsberechnung imp,v-diagramm _, Bereiche für Zustandsberechnung im r,s-diagramm ^4 Bereiche für Zustandsberechnung im A,.s-Diagramm Thermische Zustandsgrößen Temperatur Druck Dichte und spezifisches Volumen Definitionen Ermittlung von v und/? für reale Fluide Ermittlung von v und p für'ideale Gase Ermittlung von v und p für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten und Festkörper Ermittlung von v und/> 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 für ideale Gase Ermittlung von c p und c v für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten und Festkörper c p und c v für Nassdampf Isentropenexponent und isentrope Schallgeschwindigkeit 37

3 Inhaltsverzeichnis Definitionen Ermittlung von srund w für reale Fluide Ermittlung von icund w für ideale Gase /rund w für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten * x-undvv 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 der spezifischen Entropie s für inkompressible (ideale) Flüssigkeiten Ermittlung von s für Nassdampf Exergie Exergie (der Enthalpie) Exergie der inneren Energie 60 Massebilanz Masse, Stoffmenge und Volumen Massestrom und Volumenstrom Massebilanz bei geschlossenen Systemen Massebilanz bei offenen stationären Systemen Massebilanz bei offenen instationären Systemen 66 Energiebilanz - 1. Hauptsatz der Thermodynamik Ruhendes geschlossenes System Energiebilanz zwischen Zustand 1 und Volumenänderungsarbeit Äußere Nutz-und Kolbenarbeit Dissipierte Arbeiten Wärme Instationäre Energiebilanz 75

4 6.2 Ruhendes offenes System Stationäre Energiebilanz Technische Arbeit Allgemeine instationäre Energiebilanz Berechnung der Differenzen von spezifischer Enthalpie und spezifischer innerer Energie Reale Fluide Ideale Gase Inkompressible (ideale) Flüssigkeiten Nassdampf. 90 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. 103 Exergiebilanz Ruhendes geschlossenes System Exergiebilanz zwischen Zustand 1 und Exergie der Wärme Exergieverlust Ruhendes offenes System Berechnung der Differenzen der spezifischen Exergie 110 Einfache Prozesse Grundlagen der thermodynamischen Modellierung technischer Prozesse Technische Anwendungen Fluide in Behältern mit starren Wänden Fluide unter konstantem Druck Mischen von Fluidströmen 120

5 9.2.4 Verdichten und Pumpen ' Entspannung in Turbinen Drosselentspannung Kreisprozesse Grundlagen Gasturbinenanlagen-JOULE-Prozess 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 Thermodynamik der feuchten Luft Konstanten zur Berechnung Arten der feuchten Luft Zusammensetzung der feuchten Luft Allgemeine Zusammensetzung der feuchten Luft - Wassergehalt Ungesättigte feuchte Luft - Relative Feuchte Gesättigte feuchte Luft 192

6 Übersättigte feuchte Luft (Nebel) Luftspezifisches Volumen und Dichte Spezifische Wärmekapazitäten Isentropenexponent und isentrope Schallgeschwindigkeit Luftspezifische Enthalpie und innere Energie Taupunkttemperatur Feuchtkugeltemperatur (Kühlgrenztemperatur) Das fti +x,xw-diagramm Bilanzierung von Prozessen mit feuchter Luft Anwendung der Zustandsberechnung von feuchter Luft auf feuchte Gase 210 Literaturverzeichnis 211 Anhang A Stoffwertsammlung 213 Al Stoffunabhängige Konstanten 213 A2 Stoffspezifische Konstanten 213 A3 Stoffwerte von Gasen im Idealgaszustand 215 A4 Stoff werte von siedendem Wasser und gesättigtem Wasserdampf 220 A5 Stoffwerte von Wasser (reales Fluid) 221 A6 Stoffwerte von Wasserflüssigkeit (ideal) 222 A7 Stoffwerte von Luft (reales Fluid) 223 A8 Stoffwerte von Luft bei/? = 0, MPa 224 A9 Transportgrößen von Feststoffen (Mittelwerte) 225 A10 Gesamtemissionsverhältnisse von Stoffen (Mittelwerte) 226 All Heizwerte und Brennwerte 227 A12 Sättigungspartialdruck von Wasser 228 Sachwortverzeichnis 229 B B1 B2 B3 B4 Zustandsdiagramme (als Beilage) Mollier A,s-Diagramm von Wasserdampf r,5-diagramm von Wasser und Wasserdampf lg p,/j-diagramm von Ammoniak A, +X,x w -Diagramm von feuchter Luft

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