Technische Thermodynamik Teil I

Fran Bosnjakovic

Technische Thermodynamik Teil I

8. korrigierte Auflage

Von Professor Dr.-Ing. K. F. KNOCHE

Rheinisch-Westfalische Technische Hochschule Aachen

PROF. DR.-lNG. K. F. KNOCHE

Lehrstuhl fUr Technische Thermodynamik RWTHAachen D-52056 Aachen

Die Deutsche Bibliothek - CIP Einheitsaufnahme

Bosnjakovic, Fran: Technische Thermodynamik / Fran Bosnjakovic. Von K. F. Knoche.­Darmstadt; Steinkopff Teil 1.-8 .• korrigierte Aufl. - 1998 ISBN 3-7985-1114-4

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrages, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der VervieWiltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine VervielfaItigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Ein­ze1fall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bun­desrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.

© 1998 by Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, GmbH & Co. KG Darmstadt Verlagsredaktion: Dr. Maria Magdalene Nabbe - Herstellung: Heinz 1. Schafer Umschlaggestaltung: Erich Kirchner, Heidelberg

Gedruckt auf saurefreiem Papier

Vorwort 5

Vorwort zur 1. Auflage

Ein Buch, das in strenger, aber knapper Form, unter sparsamer Verwendung mathemati­scher Hilfsmittel das Wesentliche der wiirmetechnischen Probleme hervorhebt und be­spricht, diirfte manchem Leser von Nutzen sein. Von dies em Grundsatz ausgehend, sind in dies em Buch die besprochenen Einzelprobleme so gewiihlt worden, daB sie zugleich als ein Skelett fUr den Ausbau allgemeiner wiirmetechnischer Erkenntnisse und Prinzipien dienen konnten. Als eine Richtlinie in diesem Siilm~ dienten die hervorragenden Vorle­sungen des kiirzlich verstorbenen RICHARD MOLLIER. 1m vorliegenden ersten Teil des Buches werden nach einer EinfUhrung in die klassische Thermodynamik - unter besonderer Beriicksichtigung des zweiten Hauptsatzes - einige technisch besonders wichtige Wiirmeprobleme einfacher Stoffe behandelt. Die ausfUhrli­che Behandlung der Diimpfe ist, abgesehen yom piidagogischen Wert solcher Betrachtun­gen, unter anderem auch dadurch berechtigt, daB neuerdings der Dampfantrieb wohl auch bei Kraftfahrzeugen und Flugmaschinen mehr in den V ordergrund treten diirfte. Eine kleine Aufgabensammlung mit Losungen am Ende des Buches gibt dem Leser Gele­genheit, die Anwendung der Formeln und der beigefUgten Wiirmediagramme kennenzu­lemen, sich aber gleichzeitig mit dem einen oder anderen technisch interessanten Wiir­meproblem bekanntzumachen, welches der Einheitlichkeit wegen niclit in den Text aufgenommen werden konnte. Mit Riicksicht auf die vorhandenen Taschenbiicher wurde auf die Aufnahme von Zahlen­material verzichtet. Dieses ist besonders in der Hiitte, I. Bd., in so iibersichtlicher Weise und in einem so reichhaltigen Umfange vorhanden, daB eine Parallelverarbeitung nicht berechtigt erschien. Dadurch erkliirt sich auch das im Vergleich mit anderen Lehrbiichem fast vollstiindige Fehlen von Literaturquellen. Die Wiedergabe der sehr zahlreichen Abbil­dungen ist durch das verstiindnisvolle Entgegenkommen des Verlegers ermoglicht wor­den. DafUr bin ich ihm besonderen Dank schuldig. 1m zweiten Teil des Buches sollen die Mehrstoffprobleme und die Tieftemperaturtechnik behandelt werden. Fiir den Wiirmeingenieur diirften darunter besonders die Wiirmefragen bei den Verbrennungsprozessen, den Zweistoffgemischen (feuchte Luft, Absorptionsma­schinen, Stofftrennung) und die Gasverfliissigung von Interesse sein. Es mag mir erlaubt sein, dieses anspruchslose Werk dem Andenken RICHARD MOLLIERS, des unvergessenen Lehrers und Forschers, zu widmen.

Belgrad, im Herbst 1935 F. Bosnjakovic

6 Vorwort

Vorwort zur 7. Auflage

Die erste Auflage des vorliegenden Buches erschien im Jahre 1935 als Band der Reihe »Wiirmelehre und Wiirmewirtschaft«. Diese traditionsreiche Monographienreihe, deren Herausgeberschaft zunachst Herr Professor PAUER und spater Herr Professor ELSNER tiber­nahm, wurde 1926 yom Verlag Theodor Steinkopff, Dresden, ins Leben gerufen. Die Reihe wurde nach 1945 fortgesetzt; sie wird heute yom Verlag flir Grundstotrmdustrie, Leipzig, sowie yom Verlag Technik, Berlin, weitergeflihrt. Die letzte deutschsprachige Auflage der »Technischen Thermodynamik« von F. BO§NIA­KOVIC stammt aus dem Jahre 1972. In der Zwischenzeit sind im In- und Ausland zahlrei­che neue und gute Lehrbticher zu diesem Thema erschienen, und es stellt sich die Frage, inwiefem eine Neuauflage dieses Buches noch berechtigt seLWir glauben aber, daB je­nem bereits in der ersten Auflage des Werkes 1935 hervorgehobenen Anspruch, »unter sparsamer Verwendung mathematischer Hilfsmittel das Wesentliche der wiirmetechni­schen Probleme« streng herauszuarbeiten und anschaulich darzustellen, gerade heute im Zeitalter der Mikroprozessoren eine ganz besonders groBe Bedeutung zukommt. Wir ha­ben uns daher, dem Charakter der vorausgegangenen Auflagen entsprechend, bemtiht, die grundlegenden physikalischen und technischen Zusammenhange, wann immer moglich, in geeigneten Zustandsdiagrammen zu veranschaulichen, um dem Leser das Verstiindnis flir die Vorgiinge zu erleichtem. Aus diesem Bestreben, der Anschaulichkeit einen besonders hohen Stellenwert einzurau­men, wurde der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik nicht tiber die tibliche, etwas ab­straktere Vorgehensweise CARATHEODORYS eingeflihrt; es schien angemessener, die klassi­sche CLAusIUssche Argumentation durch eine Einflihrung in Gedankengiinge der statistischen Thermodynamik zu ergiinzen, zumal hier flir eine Vielzahl technischer Pro­bleme Grundkenntnisse auch flir den Ingenieur unerliif3lich sind. Eingehender als bisher wird im Buch auch auf die Beurteilung der Wiirmevorgange mit Hilfe der Arbeitsfahigkeit oder Exergie eingegangen. Das erscheint uns mit Hinweis auf den unausweichlichen und deswegen um so mehr einzuschriinkenden VerschleiB der ver­fligbaren Energievorrate der Welt unerlaBlich. Friihere Betrachtungen tiber die Wesensart der Warmestrahlung wurden vertieft und da­bei auf deren Gaseigenschaften und Exergien besonders eingegangen. Als recht hilfreich erwies sich hierzu ein neues Energie-Entropie-Diagramm der Strahlung in der Art eines MOLLIERSchen Enthalpie-Entropie-Diagramms flir Wasserdampf. Aus grundsatzlichen Er­wagungen wurde auch die Thermodynamik der thermischen Verwertung der Sonnenstrah­lung in Kollektoren strahlungsverdichtender und flacher Bauart angeschnitten. Demge­gentiber muBte die Lehre von der Wiirmetibertragung durch Konvektion und durch Strahlung dem II. Teil dieses Buches vorbehalten bleiben.

Vorwort 7

Herr Dr.-Ing. TSATSARONIS und Herr Dr.-Ing. D. STEHMEIER, ehemalige Mitarbeiter des Lehrstuhls fUr Technische Thermodynamik der RWTH Aachen, haben groBe Teile des Manuskripts durchgesehen und wertvolle Anregungen gegeben. Besonders hervorheben mochten wir die Mitwirkung von Herrn Dr.-Ing.H.ENGELs, der den gesamten Text sorgflil­tig durcharbeitete und durch zahlreiche wertvolle VerbesserungsvorschUige sehr zum Ge­lingen des Werkes beitrug. Frau M. KEETH iibemahm die Reinschrift des Manuskriptes, auch ihr schulden wir fur ihre aufopfemde und geduldige Hilfe ganz besonderen Dank. Mage diese gemeinsam erarbeitete Neuauflage des Buches eine iihnlich freundliche Auf­nahme in der Fachwelt finden, wie sie den vorausgegangenen Auflagen beschieden war!

Stuttgart und Aachen, im Friihjahr 1988 F. Bo§njakovic K. F. Knoche

8 Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1. 1.1. 1.2. 1.3.

1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9.

2.

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

3.

Einfiihrung .

Zustand eines Korpers Erstes G leichgewichtspostulat Zweites Gleichgewichtspostulat oder Nullter Hauptsatz der Therrnodynamik Temperatur und ihre Messung Was ist Temperatur? Druck Einteilung der Zustiinde Homogene Stoffe Zustandsgleichungen

Erster Hauptsatz der Thermodynamik flir geschlossene Systeme

Wiirmeiibergang Arbeit p, V-Diagramm . Satz von der Erhaltung der Energie Innere Energie . Erster Hauptsatz der Therrnodynamik

Zustandseigenschaften einfacher Stoffe, insbesondere idealer Gase. . . . .

3.1. Thermische Zustandsgleichung idealer Gase 3.2. Satz von AVOGADRO . . . 3.3. Bestimmung der Molmasse 3.4. Allgemeine Gaskonstante 3.5. Norrnzustand und Normvolumen 3.6. Innere Energie idealer Gase, Versuch von GAy-LuSSAC 3.7. Spezifische Wiirmekapazitiit . . . . . . . . .

17

17 17

18 19 22 22 24 25 26

28

28 29 31 33 35 36

39

39 42 44 44 45 45 47

Inhaltsverzeichnis 9

3.8. Innere Energie. . . . . . . . . . . . 50 3.9. Stoffmengenspezifische (molare) Wiirmekapazitiit 52 3.10. Gasgemische . . . . . . . . . . . . 56

4. Quasistatische Zustandsiindemngen . . 60

4.1. Zustandsiinderung bei V= konst. (lsochore) 60 4.2. Zustandsiinderung bei p = konst. (lsobare) 61 4.3. Zustandsiinderung idealer Gase bei T= konst. (Isotherme) 63 4.4. Adiabate Zustandsiinderung 64 4.5. Poly trope Zustandsiinderung . . . . . . . . . . 67

S. Kreisprozesse.... 71

5.1. Arbeit des Kreisprozesses 71 5.2. CARNOT-Proze.B 74 5.3. Hei.Bkorper und Kaltkorper 75 5.4. Grundsiitzlicher Unterschied zwischen der Umwandlung von Arbeit in

Wiirme und von Wiirme in Arbeit ...... . . . . . . .. 76

6. Zweiter Hauptsatz der Tbermodynamik 77

6.1. Formulierung des Gesetzes 77 6.2. Abgrenzung der Anwendbarkeit 78 6.3. Umkehrbare Vorgiinge 78 6.4. Nichtumkehrbare Vorgiinge 79 6.5. A1lgemeines Kriterium der Umkehrbarkeit und Nichtumkehrbarkeit 80 6.6. Nichtumkehrbarkeit und Arbeitsgewinnung bei Kreisprozessen 81 6.7. Absolute Temperatur ........ 83 6.8. Entropie. . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6.9. Entropieproduktion und Nichtumkehrbarkeit ..... 90 6.10. Nichtumkehrbarkeit und Arbeitsgewinnung bei beliebigen Prozesscn 92 6.11. Maximales Arbeitsvermogen eines Gebildes . 94 6.12. Arbeitsverluste infolge Nichtumkehrbarkeiten 96 6.13. Allgemeine Eigenschaften der Entropie 98 6.14., Entropie idealer Gase . . . . 99 6.15. T.s-Diagramm . . . . . . . . 100 6.16. Entropie beliebiger einfacher Stoffe . 103 6.17. Thermodynamische Temperaturskala 105

10 Inhaltsverzeichnis

7. Typische Prozesse

7.1. Expansion von Druckluft . . . . . . . . . . 7.2. Verdichtung eines Gases in einem Unterdruckbehalter 7.3. Arbeit aus HeiBgasen . . . . . . . . . 7.4. Vergleichsprozesse der Verbrennungsmaschinen

7.4.1. 7.4.2. 7.4.3. 7.4.4.

Orro-ProzeB (GleichraumprozeB) DIEsEL-ProzeB (GleichdruckprozeB) SEILIGER-ProzeB STIRLING-ProzeB . . . . . . .

7.5. Vermis chen von Gasen bei konstantem Gasvolumen V 7.6. Entropie idealer Gasgemische. . . . . . . . .

8.

8.1. 8.2. 8.3. 8.4. 8.5. 8.6. 8.7. 8.8.

9.

9.1. 9.2. 9.3. 9.4.

Offene Systeme

Drosselvorgang Enthalpie G leichdruckprozeB Expansionsendtemperatur und Auspufftemperatur Aufrullen von Behaltern Vermis chung von Gasstromungen . Stationare FlieBprozesse Erster und Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik fUr offene Systeme

Wesen der Entropie . . . . .

Makrozustand und Mikrozustand Entropie und thermodynamische Wahrscheinlichkeit Raumliche Verteilung der Molekiile eines Gases Energieverteilung. . . . .

9.4.1. 9.4.2. 9.4.3. 9.4.4. 9.4.5.

Quantelung der Energiezustande .... Verteilung der Teilchen auf Energiezustande Wahrscheinlichster Zustand . . . . . . Entropie und Temperatur . . . . . . . BOSE-EINSTEIN-, FERMI-DlRAC- und BOLTzMANN-Statistik

9.5. Zustandssumme . . . . . . . . 9.6. Gasdruck und Volumenanderungsarbeit 9.7. Einatomiges ideales Gas 9.8. Starrer Rotator und harmonischer Oszillator 9.9. Verallgemeinerung des Temperaturbegriffs

108

108 110 110 112

114 115 117 118

120 122

125

125 127 130 133 134 136 138 142

145

146 147 150 160

160 161 166 168 170

172 172 174 178 184

Inhaltsverzeichnis 11

10. Reale Gase und Diimpfe

10.1. Siedeeigenschaften einfacher Stoffe

10.1.1. 10.1.2. 10.1.3. 10.1.4. 10.1.5. 10.1.6. 10.1.7. 10.1.8. 10.1.9.

Dampfdruckkurve Grenzkurven . . Uberhitzter Dampf Kritischer Zustand Dampfgehalt . . Rauminhalt des NaBdampfes Wiirmeumsatz bei der Verdampfung Versuch von REGNAULT. . . . . Kalorische ZustandsgroBen des NaBdampfes

10.1.9.1. Enthalpie des NaBdampfes 10.1.9.2. Innere Energie des NaBdampfes 10.1.9.3. Entropie des NaBdampfes . . 10.1.9.4. Linien gleichen Dampfgehaltes x

10.2. Schmelzen und Sublirnieren . . . . . 10.3. CLAPEYRON-CLAUSIUSSche Gleichung 10.4. Besondere Zustandsiinderung des NaBdampfes

10.4.1. 10.4.2. 10.4.3.

Isobare, p = konst. Isochore, v = konst. Isentrope Zustandsiinderung

10.5. Zustandsgleichungen realer Gase und Diimpfe

10.5.1. 10.5.2. 10.5.3. 10.5.4.

Zustandsgleichung von VAN DER WAALS Kontinuitiit des Ubergangs vom Dampf zur Fltissigkeit Korrespondenzprinzip . . . Spezielle Zustandsgleichungen

10.5.4.1. REDLICH-KwONG-Gleichung 10.5.4.2. MARTIN-Gleichung 10.5.4.3. LEE~KEsLER-Gleichung. . 10.5.4.4. Virialform der thermischen Zustandsgleichung 10.5.4.5. Zustandsgleichungen des Wasserdampfes

11. Wirnnekraftprozesse

11.1. Mittlere Wiirmeumsatztemperatur 11.2. CARNoT-ProzeB mit idealem Gas 11.3. JOULE- oder HeiBluftprozeB

187

187

188 188 190 191 192 193 193 195 196

197 197 198 198

200 202 204

204 204 206

206

208 210 216 219

219 220 222 222 222

225

225 226 228

12 Inhaltsverzeichnis

11.4. Gasturbinenprozesse mit intemem Wiirmeaustausch 11.5. Dampfkraftprozesse . . .

11.5.1. 11.5.2. 11.5.3. 11.5.4. 11.5.5. 11.5.6.

DampfUberhitzung h,s-Diagramm von MOLLIER Zwischentiberhitzung Regenerative Speisewasservorwiirmung Typische Dampfkraftprozesse Heizkraftwerke . . . . . . . .

12. Arbeitsvermogen. . . . . . . . . . . . .

12.1. Arbeitsvermogen eines Fremdstroms mit der Umgebung 12.2. MOLLIER-h,s-Diagramm und Exergie 12.3. Kontaktexergie und Mischexergie 12.4. Anergie . . . . . . . . . . 12.5. Exergie des Wasserdampfes 12.6. Exergie eines geschlossenen StofTvorrats und Exergie der Wiirme 12.7. Exergie als thermodynamische BewertungsgroBe .....

13. StrOmungsvorginge

13.lo StoBfreie Stromung

13.1.1. Wahl der Stromungsquerschnitte 13.1.2. Stetigkeitsgleichung (Kontinuitiitsgleichung) 13.1.3. Energieumsatz 13.1.4. Reibungsbehaftete Vorgiinge 13.1.5. Poly trope Zustandsiinderungen 13.1.6. Adiabate Prozesse mit polytropen Zustandsiinderungen 13.1.7. Stromung durch Dtisen . 13.1.8. Form der Dtise 13.1.9. Engster Querschnitt bei Schalldurchgangsstromung 13.1.10. Mtindungszustand bei Uberschallstromung 13.1.11. Bemessung des Dtisenquerschnitts 13.1.12. Gurgelquerschnitt ag und DE-LAVAL-Querschnitt aL 13.1.13. DurchfluBfunktion 13.1.14. AusfluBkoeffizient 13.1.15. Rechnerischer Ruhezustand 13.1.16. EinfluB des Eintrittszustandes auf die Stromung 13.1.17. Unterschall-, Uberschall- und Schalldurchgangsstromung 13.1.18. Verbotene Geschwindigkeitsbereiche

229 234

237 238 242 243 245 247

249

249 253 257 259 261 262 263

265

265

266 267 268 269 272 277 280 285 287 290 291 292 293 296 296 298 300 302

Inhaltsverzeichnis 13

13.2. Stromung durch VerdichtungsstoB

13.2.1. 13.2.2. 13.2.3. 13.2.4. 13.2.5. 13.2.6. 13.2.7. 13.2.8. 13.2.9. 13.2.10. 13.2.11. 13.2.12. 13.2.13. 13.2.14. 13.2.15.

Gerader oder senkrechter VerdichtungsstoB Erhaltungssatze beim VerdichtungsstoB VerdichtungsstoB und Zweiter Hauptsatz . Warmedichte Stromung . . . . . . Dynamische Adiabate nach RANKINE-HuGONIOT VerdichtungsstoB im idealen Gas Fortpflanzung einer Druckfront . . . . . . Gerader StoB in der Diise . . . . . . . . Aufbaubedingungen des geraden StoBes in der Diise StoBbedingungen dimensionslos dargestellt Geschwindigkeitsdiagramm . . . . Entropiezunahme im VerdichtungsstoB Schallgeschwindigkeit . . . Staudruckgeriite . . . . . Temperaturmessung im Strom

13.3. Stromung mit Warmezufuhr

13.3.1. 13.3.2. 13.3.3. 13.3.4.

Spezifische Warme einer Stromung Reibungslose beheizte ROhrstromung Kiihlung einer Rohrstromung Verdampfungsvorgange in beheizten Rohren

14. Kiiltemaschinenprozesse

14.1. ZusatzprozeB . . . . 14.2. Grundregeln der Kaltetechnik . 14.3. Kaltluftmaschine . 14.4. Kaltdampfmaschine 14.5. Regelventil . . . 14.6. Trockenes Ansaugen 14.7. Unterkiihlung . . 14.8. Zweistuftge Verdichtung 14.9. Wasserdampfstrahlkiiltemaschine

14.9.1. 14.9.2.

Reversibler DampfstrahlprozeB Irreversibler DampfstrahlprozeB

14.10. Trockeneis . 14.11.Warmepumpe

303

303 304 306 309 310 311 314 314 316 317 320 325 325 327 329

330

331 336 347 348

354

355 357 359 362 364 366 367 369 369

371 372

374 376

14 Inhaltsverzeichnis

15. Verfiiissigung von Gasen

15.1. Theoretische Verfliissigungsarbeit 15.2. JOULE-THOMSoN-Effekt oder Drosseleffekt

15.2.1. Inversion eines Drosseleffektes 15.2.2. Integraler Drosseleffekt

15.3. Gasverfliissigung nach LINDE .

15.3.1. 15.3.2. 15.3.3. 15.3.4. 15.3.5. 15.3.6. 15.3.7. 15.3.8. 15.3.9. 15.3.10.

Wiirmebilanz des Gegenstromers . . . . . . Drosseleffekt bei Umgebungstemperatur und LINDE-Verfahren T,h-Diagramm .. . . Gegenstromer (Rekuperator) . . . . . . Isothermer Kompressor. . . . . . . . Nichtumkehrbarkeiten des LINDE-Verfahrens Doppelter Kreislauf . . . . Vorkiihlung . . . . . . Gasverfliissigung, falls T> T inv

Ausbeute und erforderliche Kiilteleistung, falls T> Tinv

15.4. Luftverfliissigung nach CLAUDE . . . . 15.5. Gasverfliissigung nach HEYLANDT 15.6. Heliumverfliissigung und Wandungsverluste 15.7. Luftverfliissigung nach KAPITZA 15.8. Gaskiiltemaschine von PHILIPS

16. Verbrennung und Vergasung

16.1. Verbrennung

16.1.1. 16.1.2. 16.1.3. 16.1.4. 16.1.5.

Ziindtemperatur StOchiometrische Beziehungen Feste und fiiissige Brennstoffe GasfOrmige Brennstoffe Feuerungskontrolle

16.1.5.1. Kohlenstoflbilanz 16.1.5.2. Stickstoflbilanz 16.1.5.3. Sauerstoflbilanz . 16.1.5.4. Wasserstoflbilanz

16.1.6. 16.1.7.

Verwendbarkeit der Verbrennungsgleiehungen Wiirmeerscheinungen bei der Verbrennung

380

381 385

387 391

392

394 396 397 398 400 403 406 409 412 414

415 418 420 421 424

428

428

429 430 431 433 434

436 436 437 438

439 441

Inhaltsverzeichnis 15

16.1.8. Adiabate Verbrennungstemperatur 448 16.1.9. Verbrennungsverluste 450 16.1.10. Irreversibilitiit der Verbrennung 451

16.2. Vergasung

16.2.1. Wasserdampfvergasung von Kohle 16.2.2. Generatorgasdiagramm von MOLLIER-HoFFMANN

17. Thermodynamik der Wirmestrahlung

17 .1. Was ist Wiirmestrahlung?

17.1.1. 17.1.2. 17.1.3. 17.1.4. 17.1.5.

Reflexion, Absorption, Durchliissigkeit Schwarzer Karper Hohlraumstrahlung . . . . KIRCHHoFFscher Satz STEFAN-BoLTZMANNsches Gesetz

17.2. Eigenschaften der Wiirmestrahlung

17.2.1. 17.2.2. 17.2.3. 17.2.4. 17.2.5. 17.2.6. 17.2.7. 17.2.8. 17.2.9. 17.2.10. 17.2.11.

Strahldichte Energiedichte der Strahlung Druck und Dichte der Strahlung Entropie der Strahlung . . . Entropieproduktion des Strahlungsaustausches Zweiter Hauptsatz und STEFAN-BoLTZMANN-Gesetz Energieverteilung nach PLANCK WIENsches Verschiebungsgesetz . . . . . Spektrale Entropieverteilung . . . . . . Gaseigenschaften der Strahlung im Hohlraum Strahlungsgesetze des Photonengases .

17.3. E,S-Diagramm und Exergie der Wiirmestrahlung

17.3.1. E,S-Diagramm der Wiirmestrahlung 17.3.2. Exergie der Wiirmestrahlung . . .

17.4. Thermische Verwertung der Sonnenstrahlung

17.4.1. 17.4.2. 17.4.3. 17.4.4.

Strahlungsverdichtende Kollektoren Giitegrad des Kollektorbetriebes. . Optimale Betriebsweise gekoppelter thermischer Solaranlagen Betrieb von Flachkollektoren. . . . . . . . . . .

455

457 459

461

461

462 463 463 465 465

466

466 469 470 474 476 478 480 481 483 486 488

490

490 491

496

496 501 504 506

16 Inhaltsverzeichnis

LOsungen der Aufgaben 510

Sachworterverzeichnis 535

Beilagen

Inhaltsverzeichnis der Beilagen B1

1. Zahlentafeln B2

1.1. Spezifische Wlirmekapazitiit, Enthalpie und Entropie ausgewiihlter Stoffe B 2 1.2. Dampftafel fUr Wasser . . . B 3 1.3. Stoffwerte fUr fliissiges Wasser B 4 1.4. Dampftafel fUr Ammoniak . B 6 1.5. Dampftafel fUr Kohlendioxid B 7 1.6. Eigenschaften einiger Gase B 8

2. Diagramme (s. gesondertes Faltblatt)

2.1 MOLLIER-h,s-Diagramrn fUr Wasser 2.2 MOLLIER-h,s-Diagramrn flir Ammoniak 2.3 MOLLIER-h,s-Diagramm fUr Kohlendioxid 2.4 MOLLIER-h,s-Diagramrn fUr Luft

3. Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B 10