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2021 | Book

Wärmeübertragung mit EXCEL und VBA

Wärmetechnische Berechnungen und Simulationen effektiv durchführen und professionell dokumentieren

Author: Prof. Dr. Uwe Feuerriegel

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

Table of Contents

About this book

Dieses Lehrbuch vermittelt die Grundlagen der Wärmeübertragung sowie den Umgang mit EXCEL-VBA von der Erstellung von Makros bis zu benutzerdefinierten Funktionen. Es legt damit eine Basis für die schnelle und professionelle Durchführung von Berechnungen und Simulationen. Die angeleitete Erstellung von Berechnungsmodulen mit EXCEL und VBA aus allen wichtigen Bereichen der Wärmeübertragung bildet den inhaltlichen Schwerpunkt. Dazu zählen die stationäre Wärmeleitung und der stationäre Wärmedurchgang, die instationäre Wärmeleitung, der Wärmeübergang bei freier und erzwungener Konvektion sowie die Wärmestrahlung und der Wärmeübergang beim Kondensieren und Sieden. Soweit sinnvoll und möglich werden die Stoffwertekorrelationen und die Berechnungsvorschriften aus dem VDI-Wärmeatlas verwendet. Für ausgewählte Anwendungen werden zudem komplexere Auslegungen und Simulationen von Prozessen der Wärmeübertragung sowie von Wärmeübertragern erstellt.
Die Zielgruppen:- Studierende in Bachelor- und Masterstudiengängen- Praktiker im Engineering

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Im Alltag sind Wärmeübertragungsprozesse allgegenwärtig,

• in der Küche bei der Zubereitung von Nahrungsmitteln (Heizen oder Kühlen),
• in Fahrzeugen oder öffentlichen Verkehrsmitteln beim Heizen oder Kühlen und
• in der Erdatmosphäre z. B. im Hinblick auf den Treibhauseffekt.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 2. Excel mit VBA für energietechnische Anwendungen

Zusammenfassung

Einrichten von Berechnungsblättern in Excel und Erstellung von Vorlagen von der Wahl geeigneter Formatierungen über die Festlegung der signifikanten Stellen bis zur Formatierung der Druckausgabe. Behandlung der Grundlagen im Umgang mit der Entwicklungsumgebung von VBA: Aufruf des VBA-Editors, Sicherheitseinstellungen, Umgang mit Prozeduren, Funktionen, Makros und Schaltflächen. Hinweise zu Datentypen, Zellbezügen, der Verwendung von Namen für Zellen, zur Ausführung von Makros und zu Schutzfunktionen.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 3. Thermophysikalische Stoffwerte und Stoffwertekorrelationen

Zusammenfassung

Kenntnisse über die für den Wärmetransport relevanten Stoffeigenschaften und ihrer Abhängigkeiten von der Temperatur. Verwendung der Stoffwertekorrelationen aus dem VDI-Wärmeatlas und der Erstellung und Verwendung benutzerdefinierter Funktionen (UDFs) in VBA zur Berechnung dieser Werte.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 4. Energiebilanzierung, Definitionen, Wärme, Entropie

Zusammenfassung

Kenntnisse über den ersten und über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik für geschlossene und offene (durchströmte) Systeme. Unterscheidung von Energieformen und Formen des Energietransports, Aufstellung der Massen- und Energiebilanzen für Prozesse der Wärmeübertragung. Berechnung einfacher Prozesse auch mit Phasenumwandlung.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 5. Grundlagen der Wärmeübertragung

Zusammenfassung

Kenntnis der Arten der Wärmeübertragung: der Wärmeleitung, des konvektiven Wärmeübergangs und der Wärmestrahlung sowie der diese Transportarten beschreibenden Gleichungen. Behandlung der stationären Wärmeleitung in ebenen Wänden, zylindrischen Wänden und Kugelschalen. Behandlung des konvektiven Wärmeübergangs und Einführung dimensionsloser Kennzahlen für die Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 6. Wärmeleitung

Zusammenfassung

Kenntnis der theoretischen Grundlagen zur Anwendung der Wärmeleitungsgleichung einschließlich der Anfangs- und Randbedingungen, auch in dimensionsloser Schreibweise. Behandlung der eindimensionalen instationären sowie der zweidimensionalen stationären Wärmeleitung einschließlich der Anwendung analytischer und numerischer Methoden für die Lösung der Differenzialgleichungen.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 7. Wärmestrahlung

Zusammenfassung

Kenntnis der Grundlagen der Wärmestrahlung und des Strahlungsaustausches einschließlich der Strahlung Schwarzer Körper (siehe auch Abschnitt 5.4). Behandlung der Solarstrahlung als Grundlage für die Aufstellung von Energiebilanzen. Behandlung der Strahlungseigenschaften realer Körper hinsichtlich Richtungsabhängigkeit und spektraler Verteilung, des Strahlungsaustausches einschließlich der Berücksichtigung von Strahlungsschutzschirmen und der Grundlagen der Fotometrie.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 8. Konvektiver Wärmeübergang

Zusammenfassung

Kenntnis des konvektiven Wärmeübergangs einschließlich der Teilphänomene im Zusammenhang mit den sich bei laminarer bis turbulenter Strömung ausbildenden Grenzschichten an längsangeströmten Platten und in durchströmten Rohren einschließlich des hydrodynamischen und thermischen Einlaufverhaltens. Kenntnis der Grundlagen und der einwirkenden Parameter für den Wärmeübergang bei erzwungener Konvektion an über- und durchströmten Geometrien sowie bei freier Konvektion bei Außenströmungen. Praktische Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten und übertragenen Wärmeströmen für erzwungene und freie Konvektion für technisch relevante Geometrien anhand ausgewählter Beispiele auf Basis der Berechnungsvorschriften des VDI-Wärmeatlas.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 9. Wärmeübergang beim Kondensieren

Zusammenfassung

Kenntnis der Grundlagen der Filmkondensation reiner Dämpfe an senkrechten Flächen oder Rohren sowie an waagerechten Rohren einschließlich der dabei auftretenden Teilphänomene des Wärme- und des Stofftransports. Praktische Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten, übertragenen Wärmeströmen und der auftretenden Kondensatmassenströme auf Basis der Nußeltschen Wasserhauttheorie sowie der Berechnungsvorschriften aus der aktuellen Literatur.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 10. Wärmeübergang beim Sieden

Zusammenfassung

Kenntnis der Grundlagen des Behältersiedens einschließlich der auftretenden Teilphänomene beim stillen Sieden, beim Blasensieden und bei der Filmverdampfung sowie bei der Siedekrise. Kenntnis der Grundlagen des Strömungssiedens einschließlich der auftretenden Teilphänomene in beheizten Verdampferrohren sowie der einwirkenden Parameter für den Wärmeübergang beim Behältersieden und beim Strömungssieden. Praktische Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten und übertragenen Wärmeströmen für das Behältersieden und für das Strömungssieden auf Basis empirischer Gleichungen aus der Literatur.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 11. Auslegung, Berechnung und Simulation von Wärmeübertragern

Zusammenfassung

Beispielhafte Bearbeitung praxisnaher Aufgabenstellungen der Wärmeübertragung.

Uwe Feuerriegel

Kapitel 12. Mathematische Hilfsmittel

Zusammenfassung

Anwendung geeigneter mathematischer Hilfsmittel für zu bearbeitende Aufgabenstellungen und deren Umsetzung in VBA.

Uwe Feuerriegel

Backmatter

Title: Wärmeübertragung mit EXCEL und VBA
Author: Prof. Dr. Uwe Feuerriegel
Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-35906-5
Print ISBN: 978-3-658-35905-8
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-35906-5