Thermodynamik Memory

M1 Langeheinecke/Jany/Thielecke Eine Gleichung finden im Sich schnell informieren im Einen Abschnitt kurz wiederholen im Das ist mit Kapiteln und Abschnitten aufgebaut wie das Lehrbuch Thermodynamik für Ingenieure. Das Inhaltsverzeichnis nennt die Seiten im Thermodynamik Memory und im Lehrbuch. Auch das Sachwortverzeichnis führt zur Seite im Thermodynamik Memory und im Lehrbuch Inhaltsverzeichnis Seite im Memory Seite im Lehrbuch 1 Einführung... M04... 1 1.1 Aufgabe und Geschichte... M04... 1 1.2 Zur Lehrveranstaltung... M04... 3 1.3 Physikalische Größen und Größengleichungen... M04... 3 1.4 Fragen und Übungen...... 7 2 Die Systeme und ihre Beschreibung... M05... 8 2.1 Systeme und Energien... M05... 8 2.2 Gleichgewicht und Beharrungszustand... M06... 13 2.3 Stoff und Menge... M06... 16 2.4 Zustand, Zustandsgrößen und Zustandsdiagramme... M07... 19 2.5 Druck, Temperatur, Energie... M07... 21 2.6 Zustandsänderungen, Prozesse... M07... 25 2.7 Fragen und Übungen...... 29 3 Stoffeigenschaften... M08... 32 3.1 Thermische Dehnung... M08... 32 3.2 Verdampfen und Verflüssigen... M08... 33 3.3 Kritischer Punkt... M08... 37 3.4 Nassdampf... M08... 38 3.5 Erstarren, Sublimieren, Tripelzustände... M09... 44 3.6 Dämpfe und Gase... M10... 50 3.7 Stoffgemische... M10... 55 3.8 Fragen und Übungen...... 57

M2 Inhaltsverzeichnis 4 Energien... M10... 59 4.1 Energiegrößen und Erster Hauptsatz... M10... 59 4.2 Arbeit und Arbeitsleistung... M11... 64 4.3 Wärme, Wärmestrom und Innere Energie... M12... 69 4.4 Enthalpie und Enthalpiestrom... M13... 70 4.5 Energieumwandlungen mit Kreisprozessen... M13... 74 4.6 Strömungsprozesse... M14... 80 4.7 Fragen und Übungen...... 82 5 Prozesse... M15... 84 5.1 Aussagen über Prozesse, Zweiter Hauptsatz... M15... 84 5.2 Entropie und Entropiestrom... M15... 88 5.3 Zustandsdiagramme... M16... 91 5.4 Energieumwandlung... M17... 98 5.5 Exergie und Anergie... M18... 105 5.6 Fragen und Übungen...... 111 6 Zustandsgleichungen Idealer Gase... M19... 116 6.1 Gasgleichung, Gaskonstanten, Normmolvolumen... M19... 116 6.2 Kalorische Zustandsgleichungen... M19... 119 6.3 Entropie und Entropiediagramme... M19... 123 6.4 Wärmekapazitäten und Isentropenexponent... M20... 127 6.5 Fragen und Übungen...... 131 7 Zustandsänderungen Idealer Gase... M21... 134 7.1 Allgemeine und spezielle Zustandsänderungen... M21... 134 7.2 Isobare Zustandsänderung... M21... 135 7.3 Isochore Zustandsänderung... M21... 138 7.4 Isotherme Zustandsänderung... M21... 139 7.5 Isentrope Zustandsänderung... M21... 142 7.6 Polytrope Zustandsänderungen... M21... 147 7.7 Fragen und Übungen...... 151 8 Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische... M21... 155 8.1 Anteile und Teilgrößen von Gasgemischen, DALTON-Gesetz... M21... 155 8.2 Gasgleichung, Gaskonstanten und Molmassen von Gasgemisch... M22... 157 8.3 Kalorische Zustandsgrößen von Gasgemischen... M22... 159 8.4 Gas-Dampf-Gemische, Feuchte Luft... M22... 161 8.5 Zustandsgrößen und Zustandsdiagramme feuchter Luft... M23... 163 8.6 Luftbehandlungsanlagen... M24... 168 8.7 Mischen, Erwärmen und Kühlen feuchter Luft... M25... 171 8.8 Einsprühen von Wasser in feuchte Luft... M25... 176 8.9 Verdunstung und Taubildung... M26... 179 8.10 Druckluft... M26... 182 8.11 Übungen...... 183 9 Energieumwandlung, thermische Maschinen... M26... 186 9.1 Vergleichsprozesse... M26... 186 9.2 Dampfkraftmaschinen... M27... 187 9.3 Dampfkältemaschinen als Kühlmaschinen und Wärmepumpen... M28... 198

Inhaltsverzeichnis M3 9.4 Verbrennungsmotoren... M29... 203 9.5 Gasturbinen... M30... 206 9.6 Gaskältemaschinen... M31... 210 9.7 Regenerative Kreisprozesse... M32... 214 9.8 Brennstoffzellen... M33... 218 9.9 Kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke... M39... 230 9.10 Fragen und Übungen...... 232 10 Wärmeübertragung... M39... 238 10.1 Wärmeleitung... M39... 238 10.2 Stationäre Wärmeleitung... M40... 241 10.3 Instationäre Wärmeleitung... M40... 244 10.4 Numerische Lösungsmethoden... M41... 248 10.5 Konvektiver Wärmeübergang... M41... 252 10.6 Wärmeübergang bei erzwungener Konvektion... M41... 256 10.7 Wärmeübergang bei freier Konvektion... M41... 258 10.8 Wärmeübergang bei Phasenänderung... M42... 261 10.9 Wärmestrahlung... M42... 264 10.10 Wärmestrahlung zwischen festen Oberflächen... M42... 269 10.11 Wärmedurchgang... M43... 271 10.12 Wärmeaustausch im Gleichstrom und Gegenstrom... M43... 273 10.13 Wärmedämmung... M43... 275 10.14 Fragen und Übungen...... 279 11 Verbrennung... M44... 282 11.1 Der Verbrennungsprozess... M44... 282 11.2 Brennstoffe, Brennluft und Grundreaktionen... M44... 283 11.3 Sauerstoffbedarf, Luftbedarf, Verbrennungsgasanfall... M45... 285 11.4 Brennwert und Heizwert... M49... 293 11.5 Übungen...... 298 Inhaltsverzeichnis

M4 1 Einführung

2 Die Systeme und ihre Beschreibung M5 2 Die Systeme und ihre Beschreibung Systemarten

2 Die Systeme und ihre Beschreibung M7

M8 3 Stoffeigenschaften

3 Stoffeigenschaften M9

M10 4 Energien

4 Energien M11

4 Energien M13

5 Prozesse M15 5 Prozesse

5 Prozesse M17

6 Zustandsgleichungen Idealer Gase M19 6 Zustandsgleichungen Idealer Gase

8 Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische M21 7 Zustandsänderungen Idealer Gase 8 Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische

8 Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische M23

M24 Bild M8-1 MOLLIER-h,x-Diagramm für feuchte Luft 1 2 Mischungsgrade mit Mischzustand MIA 1 3 Erwärmung 1 4 Kühlung τ Taupunkt G Kühlgrenze F Kühlflächentemperatur Bild M8-2 Luftbehandlungszentrale (Klimazentrale) ODA Außenluft RCA Umluft MIA Mischluft SUP Zuluft Der dem zu klimatisierenden Raum zugeführte Luftstrom m SUP, die Summe aller dem Raum zugeführten oder entzogenen Wärmeströme Q und Arbeitsleistungen P sowie die Summe aller dem Raum zugeführten oder entzogenen Wasserdampfströme Dm W bewirken, dass sich im Raum der Raumluftzustand IDA einstellt.

8 Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische M25 8.7 Mischen, Erwärmen und Kühlen feuchter Luft Mischen von Luftströmen Zustandsgrößen und Mischungsverhältnis L1 1 + L2 2 MIA = m h m h h m MIA hmia Δhd xmia t MIA = cpl + cpwd xmia (8.68) (8.73) L1 1+ L2 2 MIA = m x m x x m MIA m L2 h1 hmia x1 xmia = = m L1 hmia h2 xmia x2 (8.71) (8.72)

M26 Bild M8-3a Regelung der Raumluftfeuchte mit einem Taupunktregler ODA max ODA IDA MIA TP Maximaler Außenluftzustand Niedrigere Außenluftzustände Raumluftzustand Mischluftzustand Taupunkt der Raumluft 9 Energieumwandlung, thermische Maschinen

9 Energieumwandlung, thermische Maschinen M27 9.2 Dampfkraftmaschinen

M28 9.3 Dampfmaschinen als Kühlmaschinen und Wärmepumpen Unterkühlung Δt u = t c t u (9.20) Saugüberhitzung am Δt oh = t oh t o (9.21) Verdampferausgang Saugüberhitzung am Verdichtereintritt Δt V1 = t V1 t o (9.22) Kälteleistung Q 0 = m R (h oh h u ) (9.23) Verdichtungsleistung P V = m R (h V2 h V1 ) (9.24) Verflüssigerleistung Heizleistung Q c = Kälteleistungszahl Q ε K = 0 hoh h = PV hv2 h Heizleistungszahl Q WP h ε WP = = P h Q WP = m R (h u h V2 ) (9.25) V u V1 V2 hu V2 hv1 (9.26) (9.27) Absorpionskältemaschinen Wärmeverhältnis ζ ζ = Q 0 / ( Q G + P P ) (9.28)

9 Energieumwandlung, thermische Maschinen M29

9 Energieumwandlung, thermische Maschinen M31 LINDE-Verfahren Flüssigkeitsanteil y = m L / m = (h 1 h 2 )/(h 1 h 0 ) (9.54) CLAUDE-Verfahren y = m L / m = (h 1 h 2 )/(h 1 h 0 ) + m E / m (h 3 h 7 )/( h 1 h 0 ) (9.55)

10 Wärmeübertragung M39 9.9 Kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke, Bild M9-26 Temperaturlagen bei GuD-Kraftwerken a Gasturbinenprozess b Dampfturbinenprozess 10 Wärmeübertragung

10 Wärmeübertragung M41 10.5 Konvektiver Wärmeübergang Wärme wird mit makroskopischen Stoffströmen in Fluiden transportiert. NEWTONsches Gesetz für den Wärmetransport zwischen einer festen Wand und einem angrenzenden Fluid

10 Wärmeübertragung M43

M44 11 Verbrennung

11 Verbrennung M45

11 Verbrennung M47

11 Verbrennung M49

http://www.springer.com/978-3-658-03168-8