Wärme- und Stoffübertragung
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| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin Heidelberg
Springer Vieweg
[2016]
|
| Ausgabe: | 9., aktualisierte Auflage |
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | http://www.springer.com/ Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG. TECHNISCHE ANW ENDUNGEN
.
1
1.1 DIE VERSCHIEDENEN ARTEN DER W ARM EIIBEE GUNG
.
1
1.1.1 WAERMELEITUNG
.
2
1.1.2 STATIONNE
*
GEOMETRISCH . . . . . . . . 5
1.1.3 KONVEKTIVER WAERMEUEBERGANG, WAERMEUEBERGANGSKOEFFIZIENT . . . . . .
10
1.1.4 DIE BESTIMMUNG VON W AERM EUEBERG
DIMENSIONSLOSE KENNZAHLEN. 17
1.1.5 WAERMESTRAHLUNG
.
28
1.1.6 STRAHLUNGSAUSTAUSCH
.
30
1.2 WAENNEDURCHGANG
.
34
1.2.1 DER WAERMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT. 34
1.2.2 MEHRSCHICHTIGE W AE N D E
. 37
1.2.3 WAERMEDURCHGANG DURCH WAENDE MIT VERGROESSERTER OBERFLAECHE . . . . 38
1.2.4 ABKUEHLUNG UND E RW AEM UNGD^^ 42
1.3
WAERMEUEBERTRAGER.
45
1.3.1 B A U * N UND STROMFUEHRUNGEN
.
45
1.3.2 ALLGEMEINE BERECHNUNGSGLEICHUNGEN.
DIMENSIONSLOSE KENNZAHLEN. 49
1.3.3 GEGENSTROM- UND GLEICHSTI*OM
*
WARMEIIBERTRAGER . . . . . . . . . . . . . . 54
1.3.4 KREUZS^OM-WARMEIIBERTRAGER.
62
1.3.5 BETRIEBCHARAKTERISTIKEN FUER WEITERE
STROMFUEHRUNGEN. DIAGRAM ME. 70
1.4 DIE VERSCHIEDENEN ARTEN DER STOFFE 71
1.4.1 DIFFUSION
.
73
1.4.2 EINSEITIGE DIFFUSION
*
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
1.4.3 KONVEKTIVER
STOFFUEBERGANG. 85
1.5
STOFFUEBERGANGSTHEORIEN.
89
1.5.1 DIE
FILMTHEORIE.
89
1.5.2 DIE GRENZSCHICHTTHEORIE
. 93
1.5.3 DIE PENETRATIONS- UND DIE OBERFLAECHENERNEUERUNGSTHEORIE . . . . .
. . 95
1.5.4 ANWENDUNG DER FILMTHEORIE . . . . . . 97
2 WAERMELEITUNG UNA
DUFUSION.
2.1 DIE WARRNELEITUNGSGLEICHUNG
.
2.1.1 DIE HERIEITUNG DER DIFFERENTIA
FUER DAS TEMPERATURFELD
.
2.1.2 DIE W BELEITUNGSGLEICHUNG FUER EINEN *****
MIT KONSTANTEN SIOFFWERTEN
.
2.1.3 DIE RANDBEDINGUNGEN.
2.1.4 TEMPERATURABHAENGIGE STOF^^ . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.5 AEHNLICHE TEMPERATURFELDER
.
2.2 STATIONAERE
WAERMELEITUNG.
2.2.1 GEOMETRISCH EINDIMENSIONALE
MIT WAERMEQUELLEN.
2.2.2 WARRNELEITUNG IN LAENGSRICHTUNG EINES STABES . . . . . .
2.2.3 DER TEMPERATURVERLAUF IN . . . . .
2.2.4 DER RIPPENWIRKUNGSGRAD
.
2.2.5 GEOMETRISCH MEHRDIMENSIONALER WAERMEFLUSS . . . . . .
2.3 INSTATIONAERE WARMELEITUNG
.
2.3.1
LOESUNGSMETHODEN.
2.3.2 DIELAPLACE-TRANSFOMATION
.
2.3.3 DER EINSEITIG UNENDLICH AUSGEDEHNTE ***** . . . . . . .
2.3.4 ABKUEHLUNG UND ERWARMUNG EINFACHER *****
BEI EINDIMENSIONALEM W IE F LU S S . . . . . . . . . . . . . .
2.3.5 ABKUEHLUNG UND ERWARMUNG BEI MEHRDIMENSIONALEM
WAERMEFLUSS
.
2.3.6 E R S T E N GEOMETRISCH E IN FA C H
2.3.7 W B E Q U E LLE N
.
2.4 NUMERISCHE LOSUNG VON WANNELEITPROBLEMEN MIT
DIFFERENZENVERFAHREN.
2.4.1 DAS EINFACHE EXPLIZITE DIFFERENZENVERFAHREN
FUER INSTATIONAERE W BELEITPROBLEM E . . . . . . . . . . . . .
2.4.2 DIE DIS^ETISIERUNG DER RANDBEDINGUNGEN . . . . . . . .
2.4.3 DAS IMPLIZITE DIFFERENZENVERFA^^
VON J. CRANK UND P. NICOLSON
.
2.4.4 NICHTKARTESISCHE KOORDINATEN. TEMPERATURABHAENGIGE STOFFWERTE .
2.4.5 INSTATIONAERE EBENE UND RAEUMLICHE TEMPERATURFELDER . . . . . . . .
. . .
2.4.6 STATIONAERE TEMPERATURFELDER
.
1.6 STOFFDURCHGANG
.
101
1.7
STOFFUEBERTRAGER.
104
1.7.1 DIE
MENGENBILANZEN.
105
1.7.2 KONZENTT
*
ATIONSVERLAUF UND HOEHE VON STOFFAUSTAUSCHKOLONNEN . . . . 108
1.8
AUFGABEN.
112
121
121
122
125
128
131
132
136
136
140
145
151
154
161
162
163
171
181
196
202
210
218
219
223
230
234
238
241
2.5 NUMERISCHE LOESUNG VON W AE M E L ^
MIT DER
*MITE-ELEMENT-METHODE.
251
2.5.1 DIE FINITE-ELEMENT-METHODE FUER STATIONAERE
*
GEOMETRISCH EINDIMENSIONALES^ . . . . . . . . . . . . . . . 252
2.5.2 DIE FINITE-ELEMENT-METHODE FUER EBENE
STATIONAERE
TEMPERATURFELDER.
257
2.5.3 DIE FINITE-ELEMENT-METHODE FUER INSTATIONAERE,
GEOMEDSCH EINDIMENSIONALE WAERMELEITPROBLEME . . . . . . . . . . . . .
264
2.5.4 ERWEITERUNG AUF INSTATIONAERE, GEOMETRISCH
ZWEIDIMENSIONALE W K E LE ITP RO B LE M E
.
269
2.6 DIFFUSIN 271
2.6.1 BEMERKUNGEN UEBER RUHENDE SYSTEME
.
271
2.6.2 DIE HERLEITUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG
FUER DAS KONZENUE-ATIONSFELD
. 274
2.6.3 VEREINFACHUNGEN
.
279
2.6.4 RANDBEDINGUNGEN
.
281
2.6.5 STATIONAERE DIFFUSION MIT KATALYTISCHER OBERFLAECHENREAKTION .
. 284
2.6.6 STATIONAERE DIFFUSION MIT HOMOGENER CHEMISCHER REAKTION . . . . . .
289
2.6.7 INSTATIONAERE DIFFUSION
. 294
2.7
AUFGABEN.
298
LITERATUR
.
307
3 KONVEKTIVER WAERME-UND STOFFUEBERGANG EINPHASIGE STROEMUNGEN. 311
3.1 VORBEMERKUNGEN: DIE LAENGSANGESTMMTE EBENE
PLATTE BEI REIBUNGSFREIER STROEM
UNG. 312
3.2 DIESSILANZGLEICHUNGEN
.
316
3.2.1 DAS REYNOLDSSCHE TRANSPORTTHEOREM
.
317
3.2.2 DIE MASSENBILANZ
.
319
3.2.3 DIE
IMPULSBILANZ.
323
3.2.4 DIE ENERGIEBILANZ
.
335
3.2.5
ZUSAMMENFASSUNG.
347
3.3 EINFLUSS DER REYNOLDS-ZAHL AUF DIE STROEMUNG
.
350
3.4 VEREINFACHUNGEN DER NAVIE^^ 353
3.4.1 SCHLEICHENDE
STROEMUNGEN.
353
3.4.2 REIBUNGSFREIE STTOMUNGEN
. 354
3.4.3
GRENZSCHICHTS^OEMUNGEN.
354
3.5 DIE
GRENZSCHICHTGLEICHRAGEN.
356
3.5.1 DIE
STROEMUNGSGRENZSCHICHT.
356
3.5.2 DIE
TEMPERATURGRENZSCHICHT.
359
3.5.3 DIE
KONZENTRATIONSGRENZSCHICHT.
364
3.5.4 ALLGEMEINE BEMERKUNGEN ZUR
DERGRENZSC^CHTGLEICHUNGEN
. 364
3.6 E IN A SS DER TURBULENZ AUF DEN . . . . . . . . . . . 368
3.6.1 TURBULENTE STROEMUNGEN AN FESTEN WANDEN . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 373
3.7 UEBERSTROEMTE KOERPER
.
377
3.7.1 DIE PARALLEL ANGESTROEMTE EBENE P
LATTE. 377
3.7.2 DER QUER ANGESPORNTE
ZYLINDER. 394
3.7.3 QUER ANGESPORNTE R O H B UE N D ^
. 399
3.7.4 EINIGE EMPIRISCHE G LEICH U N G
STOFFUEBERGANG AN UEBERSTROEMTEN KOERPERN . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 403
3.8 DURCHSTROEMTE KANAELE
*
HAUFWERKE
*
WIRBELSCHICHTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
3.S1 DIE L II N A R E ROHRSTROEMUNG
. 407
3.8.2 DIE TURBULENTE ROHRSTROEMUNG
. 422
3.8.3
HAUFWERKE.
424
3.8.4 POROESE K
OERPER.
428
3.8.5
WIRBELSCHICHTEN.
443
3.8.6 EINIGE EMPIRISCHE GLEICHUNGEN
UND STOFFUEBERGANG IN DURCHSTROEMTEN KANAELEN
*
HAUFWERKEN UND
WIRBELSCHICHT^^. 454
3.9 FREIE STROEMUNG
.
457
3.9.1 DIE
IMPULSGLEICHUNG.
460
3.9.2 WAERMEUEBERGANG AN EINER SENBECHTEN
WAND T O B I N A R E R
STROEMUNG. 464
3.9.3 EINIGE EMPMSCHE GLEICHUNGEN FUER DEN
WAENNEUEBERGANG BEI FREIER STROEMUNG
. 469
3.9.4 STOFFUEBERGANG BEI 472
3.10 UEBERLAGERUNG VON FREIER UND 477
3.11 KOMPRESSIBLE STROEMUNGEN
.
479
3.11.1 DAS TEMPERATURFELD IN EINER *****^ 479
3.11.2 BERECHNUNG DES WAERMEUEBERGANGS
. 487
3.12
AUFGABEN.
490
LITERATUR
.
497
4 KONVEKTIVER WAERME UND STOIBERGANG. STROEMUNGEN
MIT PHASENUMWANDLUIIGEN
.
501
4.1 WAERMEUEBERGANG BEIM KONDENSIEREN
.
502
4.1.1 DIE VERSCHIEDENEN DER KONDENA^ .
502
4.1.2 DIE NUSSELTSCHE
WASSERHAUTTHEORIE. 504
4.1.3 ABWEICHUNGEN VON DER NUSSELT^ . . . . . . . 509
4.1.4 EINFLUSS NICHT KONDENSIERBIR G A SE
. 514
4.1.5 FILMKONDENSATION MIT TU RB U LN . . . . . . . . . . . . . . . 521
4.1.6 KONDENSATION SUE
*
OEMENDER D I P F E . 524
4.1., TROPFENKONDENSATION
.
531
4.1.8 KONDENSATION VON DAMPFGEMIC^
. 534
4.1.9 EINIGE EMPIRISCHE G L E IC H
. 546
4.2 W KEIIBERGANG BEIM S IEDEN
.
.
4.2.1 DIE VERSCHIEDENEN ARTEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG . . . . .
4.2.2 DIE ENTSTEHUNG VON D IP F B LA S E N
.
4.2.3 MECHANISMEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG
BEIM SIEDEN IN FREIER SUE
*
OEMUNG
.
4.2.4 BLASENFREQUENZ UND ABREISSDURCKESSER . . . . . . . . . . . .
4.2.5 DIE N U K IJIA -K U RV E
.
4.2.6 STABILITAET BEIM SIEDEN IN FREIER STROEMUNG . . . . . . . . . . .
4.2.7 BERECHNUNG VON WAEMEUEBERGANGSKOEFFIZIENTEN
BEIM SIEDEN IN FREIER STROEMUNG
.
4.2.8 EINIGE EMPIRISCHE GLEICHUNGEN^
WAERMEUEBERGANG BEIM BLASENSIEDEN IN FREIER STROEMUNG
4.2.9 ZWEIPHASIGE STROEMUNGEN
.
4.2.10 W ARRNEIIBERG* BEIM SIEDEN VON GEMISCHEN . . . . . . .
4.3
AUFGABEN.
LITERATUR
.
5 WAERMESTRAHLUNG
.
5.1 GRUNDLAGEN. SILUNGSPHYSIKALISCHE GROESSEN . . . . . . . . . . . . . .
5.1.1
TEMPERATURSTRAHLUNG.
5.1.2 AUSSTRAHLUNG
5.1.3
BESTRAHLUNG.
5.1.4 ABSORPTION VON STRAHLUNG
.
5.1.5 REFLEXION VON STRAHLUNG
.
5.1.6 HOHLRAUMSTI
*
*LUNG. GESETZ VON KIRCHHOFS . . . . . . . . . . .
5.2 DIE S***UNG DES SCHWARZEN KOERPERS
.
5.2.1 DEFINITION UND REALISIERUNG DES SCHWARZEN KOE*ERS . . .
5.2.2 DIE SPEKTRALE STRAHLDICHTE UND DIE SPEKTRALE
SPEZIFISCHE AUSSTRAHLUNG.
5.2.3 DIE SPEZIFISCHE A U SSTRA H LU N G
IN EINEM WELLENLAENGENBEREICH
.
5.3 STTAHLUNGSEIGENSCHAFTEN REALER * * * * *
.
5.3.1
EMISSIONSGRADE.
5.3.2 DIE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN EMISSIONS-
*
ABSORPTIONS-
UND REFLEXIONSGRADEN DER GRAUE LAMBERT-STRAHLER . . . .
5.3.3 EMISSIONSGRADE REALER K OERPER
.
5.3.4 STILUNGSDURCHLASSIGE K OE ^ E R
.
5.4
SOLARSTRAHLUNG.
5.4.1 EXTOTERRESTRISCHE SOLARS**LUNG
.
5.4.2 DIE SCHWAECHUNG DER SOLARS**LUNG IN DER ERDATMOSPHAERE
5.4.3 DIREKTE SOLARSTRAHLUNG AM ERDBODEN . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.4 DIFFUSE SOLARSTRAHLUNG UND GLOBALSTRAHLUNG . . . . . . . . . . .
5.4.5 A B S O ^ TIO N S G RA D E FUE RS O L^ T^
.
8
9
4
4
4
5
5
5
5
7
1
3
5
9
2
7
2
8
0
5
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1
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1
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3
4
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5
5
5
5
5
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6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
*
44
*
47
*
52
*
52
*
55
*
60
*
67
*
73
*
73
*
6
*
83
*
85
*
88
5.5 STRAHLUNGSAUSTAUSCH
.
690
5.5.1
SICHTFAKTOREN.
691
5.5.2 STTAHLUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN SCHWARZEN ****** . . . . . . . . . .
. . 697
5.5.3 STR*LUNGSAUSTAUSCH ZWISCHEN GRAUEN LAMBERT-STRAHLERN . . . . . . .
701
5.5.4 STRAHLUNGSSCHUTZSCHIRME
.
714
5.6 GASSTRAHLUNG
.
719
5.6.1 ABSORPTIONSKOEFFIZIENT UND OPTISCHE DICKE
. 720
5.6.2 ABSO*TIONS* UND EMISSIONSGRADE
.
722
5.6.3 ERGEBNISSE FUER DEN EMISSIONSGRAD
. 726
5.6.4 EMISSIONSGRADE UND GLEICHWERTIGE
SCHICHTDICKEN VON GASRAEUMEN
. 727
5.6.5 S*AHLUNGSAUSTAUSCH IN EINEM GASGEFUELLTEN HOHLRAUM . . . . . . . .
. . 734
5.7 AUFGABEN * * * * . . .
. 739
LITERATUR
.
745
ANNANG A*
ERGAENZUNGEN.
,49
ANHANG B:
STOFFWERTE.
759
*
ANHANG C : LOESUNGEN DER
AUFGABEN.
775
SACHVERZEICHNIS.
799 |
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