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Über dieses Buch

Das Buch ist geschrieben von einem Praktiker mit über 25jähriger Erfahrung auf diesem Gebiet. Die technischen Verfahren und Anwendungen, die in diesem Buch angesprochen werden, sind für viele junge Ingenieure und angewandte Physiker von großem Interesse. In diesem Werk sind aber auch einige der theoretischen Grundlagen erweitert bzw. erstmals eingebracht worden, so z.B. die theoretischen Seebeckkoeffizienten von Übergangsmetallen und Übergangslegierungen sowie der Einfluß der thermischen Ausdehnung auf die Seebeckkoeffizienten.Insgesamt stellt das Buch gegenüber älteren Standardwerken zur Thermoelektrizität ein willkommenes Standardwerk auf neuestem Stand der Technik und der Theorie metallischer Thermomaterialien dar.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einführung

Zusammenfassung
Das Kapitel 1 führt überblicksmäßig in die einzelnen Themenschwerpunkte dieses Buches ein. Insbesondere werden anfangs die thermoelektrischen Grundbegriffe erläutert.
Klaus Irrgang

Kapitel 2. Zur Geschichte der Thermoelektrik

Zusammenfassung
Dieses Kapitel gibt einen geschichtlichen Überblick zur Entstehung und Weiterentwicklung der Thermoelektrik mit starkem Bezug zur thermoelektrischen Messtechnik. Dabei wird auch der in der Vergangenheit oft gestellten Frage nach dem Benedicks-Effekt und nach dem Entstehungsort der Thermospannung Raum gegeben.
Klaus Irrgang

Kapitel 3. Elektrophysikalische Effekte mit thermischem Einfluss oder thermischer Wirkung

Zusammenfassung
Eine einseitige Betrachtung des Seebeck-Effektes als nützlicher Messeffekt verschließt u.U. die Betrachtungen seiner Zugehörigkeit. Er ist in erster Linie ein elektrophysikalischer Effekt und hat mit anderen Effekten verschiedene Gemeinsamkeiten aber auch Kombinationsmöglichkeiten. Das Kapitel ordnet in dieser Hinsicht die thermoelektrischen Effekte in die der elektrophysikalischen Effekte ein.
Klaus Irrgang

Kapitel 4. Thermoelektrischer Basiseffekt

Zusammenfassung
Am Anfang des Kap. 4 erfolgt eine Betrachtung zu den thermoelektrischen Materialtypen und ihren speziellen festkörperphysikalischen Eigenschaften. Hauptgegenstand dieses Kapitels sind aber die Erläuterungen zum Basiseffekt und die Berechnung des diesbezüglichen absoluten Seebeck-Koeffizienten (ASC). Dabei wird darauf hingewiesen, dass der ASC eine quadratische, von der Temperatur abhängige Berechnungskomponente besitzt, die u.a. auch für die Entstehung des Benedicks-Effektes verantwortlich ist. Eine ASC-Berechnung erfordert eine genaue Betrachtung des Materialtyps. Daher wird zunächst eine Materialklassifizierung und in Folge eine ASC- Untergliederung vorgenommen. Diese Untergliederung des ASC erfolgt hinsichtlich offenen oder geschlossenen Kreises, in Bezug zur Kelvin-Temperatur oder zu einer beliebigen Temperaturdifferenz und letztlich hinsichtlich normaler Metalle, magnetischer und unmagnetischer Übergangsmetalle sowie binärer Mischmetalle.
Klaus Irrgang

Kapitel 5. Verknüpfung des thermoelektrischen Basiseffektes mit verschiedenen Applikationsbedingungen

Zusammenfassung
Das Kapitel 5 dient der ausführlichen Betrachtung der vier wichtigen bzw. klassischen thermoelektrischen Effekte, die durch Seebeck, Peltier, Thomson und Benedicks entdeckt wurden.
Klaus Irrgang

Kapitel 6. Thermoeelektrische Basisapplikationen

Zusammenfassung
Dieses Kapitel gibt einen Überblick zu primären Industrieapplikationen. Da die Einzel- und Speziallösungen in unübersichtlicher Anzahl vorliegen, werden nur die Basislösungen betrachtet. Man unterscheidet vier thermoelektrische Basisapplikationen: Thermoelement, Thermosicherung, Thermogenerator sowie Peltier-Elemente (u.ä.). Der Überblick ist knapp gehalten, da Thermoelemente in anderen Kapiteln ausführlich behandelt werden. Die Thermosicherungen belegen nur ein sehr enges Gebiet der Flammenüberwachung und Thermogeneratoren und Peltier-Elemente sind eine Domaine der Halbleitertechnik.
Klaus Irrgang

Kapitel 7. Temperaturmesspraxis mit Thermoelementen

Zusammenfassung
Dieses Kapitel enthält eine Übersicht zu Standardbeschaltungen und zur standardgemäßen Messtechnik. Die Messfehlerbetrachtungen sind kurz und pragmatisch gehalten angesichts der umfangreichen vorliegenden Literatur und Vorschriften. In die Betrachtungen fließen die der Thermoelektrik zuordenbaren Effekte und verschiedenen Sondereinflüsse, inklusive möglicher Korrekturvarianten, ein. Bei den Fühlerbeschreibungen findet auch der Praktiker überraschende Fühlerlösungen, wie z.B. thermoelektrische Dichtungen. Ein Unterkapitel widmet sich den sicherheitsrelevanten Fühlern. Es werden hier explizit die explosionsgeschützten, die Sicherheitstemperatur begrenzenden, die funktional sicheren und zünddurchschlagsicheren Thermoelemente betrachtet.
Klaus Irrgang

Kapitel 8. Werkstoffe und Bauteile für Thermoelemente

Zusammenfassung
Das Kapitel 8 betrachtet überblicksmäßig die klassischen und nicht standardgemäßen Werkstoffe, die einerseits für Schutzrohre und andererseits für Thermopaare Verwendung finden. Einen Schwerpunkt bilden dabei die refraktären Materialien. Da nicht nur die Einsatztemperaturgrenzen sich nach oben verschieben, sondern auch die mechanischen Belastungen (z.B. 500..800 K/s Temperaturwechsel), wurden eine Reihe von mechanischen Kennwerten bei 1000 °C recherchiert bzw. angegeben.
Klaus Irrgang

Kapitel 9. Ausblick und Perspektive

Zusammenfassung
Das abschließende Buchkapitel zeigt die sich der Thermoelektrik vielfältig eröffnenden Perspektiven. Insbesondere die thermoelektrische Messtechnik profitiert von einer Reihe materialtechnischer Entwicklungen.
Klaus Irrgang

Backmatter

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