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Über dieses Buch

Das Buch behandelt alle wesentlichen Aspekte zur grundlegenden Berechnung thermischer Energiesysteme. Es versetzt Studierende und Ingenieure in die Lage, reale Komponenten und Systeme tatsächlich zu berechnen und zu konstruieren und ist damit eine ideale Fortsetzung der grundlagenorientierten Bücher zur Thermodynamik, Fluidmechanik und Wärmeübertragung. Neben den klassischen Komponenten und Anlagen zur Energieversorgung werden auch die an Bedeutung gewinnenden Technologien, wie Windkraftanlagen und Wärmepumpen im Detail behandelt.

Alle Beispiele sind als Mathcad-Programme im Internet herunterladbar, ebenso wichtige Diagramme und Programme zur Berechnung der Stoffwerte.

Die Zielgruppen

- Studierende des Maschinenbaus und der Verfahrenstechnik

- Planer und Entwickler im Bereich Thermische Energiesysteme

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Thermische Energietechnik

Die thermische Energietechnik befasst sich mit den vorhandenen Primärenergien, deren Aufbereitung, Umwandlung und Transport sowie der Wirtschaftlichkeit der Energiebereitstellung. Primärenergien können entweder aufbereitet oder unaufbereitet direkt umgewandelt werden.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

2. Hubkolbenmaschinen

Hubkolbenmaschinen bestehen aus einem Kolben, der sich in einem Zylinder hin und her bewegt. Durch selbsttätige oder gesteuerte Ventile wird erreicht, das ein Arbeitsmedium angesaugt und hinausgestoßen wird. Das Medium erfährt dabei eine oder mehrere Zustandsänderungen.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

3. Hubkolbenkompressoren

Hubkolbenkompressoren sind Arbeitsmaschinen, in denen gasförmige Medien von einem Raum tieferen Druckes in einen Raum höheren Druckes gefördert werden. Der Druck des Mediums wird im Kompressor durch Verringern des Arbeitsraums in einer oder in mehreren Stufen erhöht. Hubkolbenkompressoren unterscheidet man nach Aufbau und Verwendung.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

4. Brennkraftmaschinen

Die Brennkraftmaschine oder der Verbrennungsmotor ist eine Kolben-Wärmekraftmaschine, in dem die im Kraftstoff gebundene chemische Energie durch Verbrennung im Arbeitsraum zunächst inWärme und dann teilweise in mechanische Energie umgewandelt wird. Der Kraftstoff ist ein idealer Energiespeicher und erlaubt auf kleinstem Raum die Umwandlung großer Energiemengen.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

5. Dampfkreisprozess

Dampfturbinen werden hauptsächlich in Dampfkraftwerken zur Stromerzeugung verwendet. Sie haben den größten Anteil an der weltweiten Stromerzeugung (Deutschland über 80 %), seltener kommen sie für den Antrieb von Schiffen, U-Booten, Pumpen und Verdichtern zur Anwendung.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

6. Gasturbinen

Bereits 1791 hat der Engländer J. Barber ein Patent für ein gasgetriebenes Laufrad beantragt. Die Wirkungsgrade des Verdichters und der Turbine waren jedoch so schlecht, dass keine Nutzleistung erzielbar war. Zudem erzeugten die ersten Gasturbinen recht viel Lärm, man nannte sie deshalb spöttisch „heulende Öfen“.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

7. GuD-Kraftwerke

Gasturbinen für die Stromerzeugung konnten sich nicht durchsetzen, weil ihre Wirkungsgrade im Vergleich zu Dampfturbinen schlechter sind, was durch die recht hohen Gasaustrittstemperaturen verursacht ist. Dadurch geht sehr viel Wärme ungenutzt verloren. Seit etwa 30 Jahren werden kombinierte Gas- und Dampfturbinenprozesse vermehrt eingesetzt.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

8. Kreiselpumpen

Je nach Bauart können Pumpen Verdränger- oder Strömungsmaschinen sein. Verdrängerpumpen sind meistens kleine Apparate wie z. B. Dosierpumpen, Hydraulikpumpen, Schmierölpumpen etc. Dieses Kapitel beschränkt sich auf die Behandlung radialer Kreiselpumpen, die vor allem in technischen Anlagen eingesetzt werden.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

9. Wärmepumpen

Wärmepumpen und Kältemaschinen sind thermodynamisch betrachtet identische Apparate, nur die Nutzung und damit verbundenen Konstruktionsdetails sind unterschiedlich. Ein Kühlschrank ist eine Kältemaschine. Stellte man ihn aber so auf, dass er bei offener Tür die Umgebung kühlt, kann man mit dem hinten angeordneten Kondensator die Wohnung damit heizen, er würde also alsWärmepumpe arbeiten.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

10. Windkraftanlagen

Anlagen zur Erzeugung von mechanischer Arbeit mit Hilfe der Windkraft werden seit über 3000 Jahren genutzt. Große Anwendung fanden sie zwischen dem Mittelalter und im 19. Jahrhundert als Windmühlen, die Antriebskraft für Mahlwerke und andere mechanische Geräte waren.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

11. Berechnung von Stoffeigenschaften

Für die Berechnung von Beispielen oder Prozessen benötigt man die Stoffwerte, die sich während eines Prozesses verändern können. Das Finden und die Interpolation der Werte ist sehr zeitaufwändig, deshalb benötigt man Programme zur Bestimmung der Stoffwerte.
Peter von Böckh, Matthias Stripf

Backmatter

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