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About this book

Die Technische Thermodynamik gehört zur Basis der Ingenieurwissenschaften. Die zum Verstehen realer thermischer Prozesse erforderlichen Kenntnisse werden in diesem Lehrbuch mit ausführlichen Texten, vielen aussagekräftigen Abbildungen und durchgerechneten Beispielen vermittelt. Besonderer Wert wird auf die Fachsprache gelegt. Zahlreiche Fragen und Übungen mit Lösungen unterstützen das Selbststudium. Das ausführliche Sachwortverzeichnis deutsch-englisch hilft zuverlässig beim Finden von Textstellen. Im Internet stehen ein interaktiv nutzbares Glossar, die Formelsammlung Memory und das Sachwortverzeichnis englisch-deutsch zur Verfügung. Das Kapitel Verbrennung wurde vollständig überarbeitet und dabei um Abschnitte über Abgasverlust und Feuerungstechnischer Wirkungsgrad erweitert. Weitere Beispiele wurden zum Wärmerohr, zur Brennstoffzelle und zur Verbrennung aufgenommen.

Table of Contents

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung
Die Technische Thermodynamik ist die ingenieurwissenschaftliche Basis für eine ganze Reihe technischer Aufgaben:
  • Energieumwandlung in Wärmekraftwerken mit Dampf- und Gasturbinen
  • Energieumwandlung in Verbrennungsmotoren und Gasverdichtern
  • Kühlung, Klimatisierung, Heizung
  • Wärmeübertragung und Wärmedämmung
  • Thermische Herstellungsverfahren
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

2. Die Systeme und ihre Beschreibung

Zusammenfassung
Die Thermodynamik baut auf Beobachtung auf. Die Gegenstände oder Bereiche der Beobachtung werden als thermodynamische Systeme bezeichnet.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

3. Stoffeigenschaften

Zusammenfassung
Für den Ablauf thermodynamischer Prozesse spielen Stoffeigenschaften eine erhebliche Rolle. Zu diesen Eigenschaften gehören die Ausdehnung bei steigender Temperatur sowie die Übergänge von einem festen in einen flüssigen Zustand und von diesem in einen dampfförmigen Zustand. Mit der Beschreibung von Stoffeigenschaften werden gleichzeitig einige typische Arbeitsmethoden und Hilfsmittel der Thermodynamik vorgestellt.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

4. Energien

Zusammenfassung
Alle thermodynamischen Prozesse werden durch Übertragen von Energie verursacht und bewirken im Allgemeinen Änderungen des Energiegehaltes der beteiligten Systeme (Bild 4-1). Die Erfahrungen mit Speichern und Übertragen von Energien werden im Ersten Hauptsatz der Thermodynamik ausgesprochen, und zwar in verschiedenen Fassungen.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

5. Prozesse

Zusammenfassung
Unserer Erfahrung entsprechen Aussagen über den Ablauf einiger einfacher Prozesse (Bild 5-1). Diese Aussagen sind Fassungen des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

6. Zustandsgleichungen Idealer Gase

Zusammenfassung
Die thermischen Zustandsgrößen Druck p, spezifisches Volumen υ und Temperatur T sind in der Thermischen Zustandsgleichung [Gleichung (2.16)] miteinander verknüpft. Werden zwei dieser drei Größen vorgegeben, so ist auch die dritte bestimmt.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

7. Zustandsänderungen Idealer Gase

Zusammenfassung
In den vorhergehenden Abschnitten sind die Grundlagen behandelt worden, mit denen die Veränderungen des Zustandes von Systemen bei thermodynamischen Prozessen berechnet werden können. Für die Zustandsänderungen Idealer Gase lassen sich Beziehungen ableiten, mit denen die übertragenen Wärmen und Arbeiten sowie die Änderungen von Enthalpie und Innerer Energie bestimmt werden, außerdem die Änderungen von Temperatur, Druck und spezifischem Volumen, und zwar allgemein für Ideale Gase gültig.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

8. Ideale Gas- und Gas-Dampf-Gemische

Zusammenfassung
Viele der in der Technik verwendeten Gase sind Mischungen von chemisch reinen Gasen. Diese Gasgemische zeigen bei niedrigen Drücken ebenfalls ein ideales Verhalten. Die für reine Gase ermittelten Gesetze gelten daher auch für Gasgemische. Man muss nur deren Zusammensetzung in geeigneter Weise berücksichtigen (Abschnitt 8.1 bis 8.3).
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

9. Energieumwandlung, thermische Maschinen

Zusammenfassung
Für die Berechnung von Verfahren der Energieumwandlung, insbesondere von Prozessen thermischer Maschinen, sind in den vorherigen Abschnitten die Grundlagen erarbeitet worden. Am Beispiel der Dampfkraftmaschine ließ sich eine allgemeine Fassung des Ersten Hauptsatzes für Kreisprozesse ableiten (Abschnitt 4.5), die dann auf Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen angewendet wurde (Abschnitt 5.4). Für den thermischen Wirkungsgrad und die Leistungszahlen konnte aus dem Zweiten Hauptsatz die Aussage gewonnen werden, dass das naturgesetzliche Optimum nur von den Temperaturen bestimmt wird, zwischen denen ein Kreisprozess läuft.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

10. Wärmeübertragung

Zusammenfassung
Die Lehre von der Wärmeübertragung beschreibt die gegenseitigen Abhängigkeiten von Temperaturfeldern und Wärmeströmen. Dass Wärmeströme in – hier ausschließlich betrachteter – homogener Materie immer in Richtung abnehmender Temperaturen fließen, war bereits in einer Fassung des Zweiten Hauptsatzes ausgesprochen worden. Tatsächlich werden aber auch Faktoren wie die geometrische Anordnung, die Abmessungen, die Stoffeigenschaften, die Bewegung oder Strömung, die Zeit und anderes mehr Einfluss nehmen.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

11. Verbrennung

Zusammenfassung
Beim Verbrennungsprozess findet eine chemische Reaktion zwischen den brennbaren Bestandteilen der Brennstoffe und dem meistens mit der Verbrennungsluft zugeführten Sauerstoff statt (Bild 11-1). Bei der Reaktion wird Energie in Form von Wärme abgegeben, etwa in Dampferzeugern oder Heizkesseln. In Form von Arbeit wird die Energie in Kolbenmotoren und Turbomaschinen genutzt, bei Flugtriebwerken und Raketen auch als kinetische Energie.
Klaus Langeheinecke, Peter Jany, Gerd Thieleke

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