Industrielle Wärmetechnik

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1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Herbert Pfeifer (Hrsg.) Taschenbuch Industrielle Wärmetechnik Grundlagen Berechnungen Verfahren 4. völlig neu überarbeitete Auflage VULKAN W VERLAG

2 Inhalt IX Inhalt Vorwort Autoren V VII 1. Allgemeines 1 2. Wärmeübertragung Grundgleichungen der Wärmeübertragung ! Wärmeleitung Fouriersches Gesetz Fouriersche Wärmeleitungsgleichung Eindimensionale, stationäre Wärmeleitung Wärmeübertragung an Rippen Wärmeübertragung an Rippen mit konstan- - ten Querschnitten Rippenwirkungsgrad Instationäre Wärmeleitung Körper mit hoher Wärmeleitfähigkeit Ebene Wand mit Konvektion Unendlich langer Zylinder mit Konvektion Kugel mit Konvektion Der einseitig unendllich ausgedehnte Körper Numerische Lösung von Wärmeleitungsproblemen 58 2:2.6.1 Numerische Lösung von stationären Wärmeleitungsproblemen Numerische Lösung von instationären Wärmeleitungsproblemen Wärmestrahluung 79

3 X Inhalt Schwarze Strahlung Plancksches Verteilungsgesetz Wiensches Verschiebungsgesetz Stefan-Boltzmannsches Gesetz Oberflächenemission - Reflexion, Absorption, Transmission Strahlungsaustausch zwischen diffusen, grauen Flächen Einstrahlzahlen Berechnete Einstrahlzahlen Strahlungsaustausch zwischen schwarzen Oberflächen Strahlungsaustausch zwischen grauen Oberflächen in einem geschlossenen Raum Gasstrahlung; Strahlung von Gasgemischen Absorption und Strahlung in Gasen mit konstanten Temperaturen Emissionsgrade von Gasen bei einem Gesamtdruck von p = 1 bar Strahlungsaustausch zwischen Gas und Wand Konvektion Bestimmung von Wärmeübergangskoeffizienten mittels dimensionsloser Kennzahlen Strömungsmechanik "Fluide Hydrostatik Flüssigkeitsdruck in Kraftfeldern Kraft auf ebene Flächen Kraft auf horizontale, ebene Fläche 145

4 XII Inhalt Kraft auf vertikale, ebene Fläche und Kraftangriffspunkt Kraft auf geneigte, ebene Fläche Grundgleichungen der Stromfädentheorie - Bernoulli-Gleichung Kontinuitätsgleichung Stromfadentheorie - Bernoulli-Gleichung Anwendungsbeispiele der Bernoulli- Gleichung Rohrströmung Einlaufströmung im Rohr Ausgebildete Rohrströmungen Laminare Strömung Turbulente Strömung Widerstandsgesetze für kreisförmige Rohre Widerstandsgesetze für glatte Rohre Widerstandsgesetze für rauhe Rohre Strömung durch Rohre mit nicht kreisförmigem Querschnitt Laminare Strömung Turbulente Strömung Druckverluste in Rohrleitungselementen Querschnittserweiterung Querschnittsverengung Gasförmige Brennstoffe Einteilung der Brennstoffe Zusammensetzung gasförmiger Brennstoffe Eigenschaften und Kenndaten von Gasen und gasförmigen Brennstoffen 192

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6 XIV Inhalt 5. Verbrennung Grundgleichungen der Verbrennung Reaktionsgleichungen Sauerstoff-und Luftbedarf der Verbrennung Abgase bei der Verbrennung Berechnung der Abgaszusammensetzung Energetik der Verbrennungsprozesse Verbrennungstemperatur Abgasverluste Feuerungstechnischer Wirkungsgrad Brennertechnik Flamme Gasbrenner Klassifizierung von Gasbrennern Ausführungsbeispiele Brenner-Sonderkonstruktionen Energiebilanz von Industrieöfen Massenbilanz Energiebilanz Erster Hauptsatz der Thermodynamik Arbeit System und Systemgrenze Enthalpie, innere Energie Bewertung von Bilanzen Nutzungsgrad Wirkungsgrad Definition von Wirkungsgraden 313

7 Inhalt XV 7.4 Wirkungsgrade eines Ofens ohne Luftvorwärmung Wirkungsgrade eines Ofens mit Luftvorwärmung Elektrothermische Verfahren Übersicht der Elektrothermischen Verfahren und deren Anwendungsgebiete in der Industrie Induktive Erwärmung Physikalische und technische Grundlagen Induktives Schmelzen Induktive Erwärmung zum Wärmebehandeln, Umformen sowie zum Fügen und Trennen Dielektrische Erwärmung Physikalische und technische Grundlagen Hochfrequenzerwärmung Mikrowellenerwärmung Konduktive Erwärmung Physikalische und technische Grundlagen Anwendungsbereiche und Anlagentechniken Energieversorgung und Energiebedarf Widerstandserwärmung Physikalische und technische Grundlagen Anlagentechniken und Anwendungsbereiche Infraroterwärmung Physikalische und technische Grundlagen

8 XVI Inhalt Anlagentechniken und Auslegungskriterien Anwendungsbereiche Lichtbogenerwärmung Physikalische und technische Grundlagen Anwendungen Plasmaerwärmung Physikalische und technische Grundlagen Anwendungsbereiche der Plasmastrahlverfahren Anwendungsbereiche der Plasmawärmebehandlung und -Oberflächentechniken Lasererwärmung Physikalische und technische Grundlagen Anwendungsbereiche Elektronenstrahlerwärmung Physikalische und technische Grundlagen Anlagentechniken und Anwendungsbereiche i Funkenerosion Physikalische und technische Grundlagen Anwendungstechniken Anlagenaufbau Anwendungsbereiche ' Thermochemische Behandlungen und Schutzgastechnik Aufkohlen Kohlenstoffübertragung Kinetik des Aufkohlungsvorgangs 459

9 XVII Diffusionskoeffizient für Kohlenstoff in y-eisen Aufkohlende Prozessgasatmosphäre Reaktionen bei der Gasaufkohlung C-Pegel-Regelung Partielle Aufkohlung durch Kohlenmonoxid und Wasserstoff (heterogenes Wassergasgleichgewicht) Partielle Aufkohlung durch Kohlenmonoxid (Boudouard-Gleichgewicht) Partielle Aufkohlung durch Kohlenmonoxid unter Bildung von Sauerstoff Regelung der Aufkohlungsatmosphäre mit CH 4 -Überschuss Kohlenstoffaktivität a c Legierungsfaktorf Schutzgasatmosphäre 481 ' Stöchiometrische Berechnungen Berechnung der Schutzgaszusammenstellung! Homogene Wassergasreaktion Homogene Methanbildungsreaktion Boudouardsche Reaktion Heterogene Wassergasreaktion Heterogene Methanbildungsreaktion Berechnung der Schutzgaszusammensetzung Rußgrenze Carbonitrieren im Gas Nitrieren im Gas Zersetzung oder Dissoziationsgrad 507

10 XVIII Weiße Schicht Nitrierkennzahl Nitrocarburieren im Gas Prozessüberwachung Anhang Wärmeleitfähigkeiten fester und gasförmiger Stoffe Spezifische Wärmekapazitäten fester und gasförmiger Stoffe Enthalpien fester und gasförmiger Stoffe 534 Stichwortverzeichnis 559 Inserentenverzeichnis 571