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Auch die vollständig neubearbeitete 2. Auflage folgt wieder dem von der traditionellen Gliederung abweichenden Konzept, den Stoff methodisch zu strukturieren. Die Bilanzen für Materiemenge, Energie und Entropie werden prozeßunabhängig formuliert und exemplarisch auf die Analyse sehr unterschiedlicher Beispiele der energie- und stoffumwandelnden Prozeßtechnik angewandt und zeigen den Weg zu systemanalytischem Vorgehen. Die Stoffmodelle werden als Schlüssel für die Anwendung der Bilanzen auf praktische Prozesse ausführlicher behandelt, so daß auch Prozesse mit realen flüssigen Phasen sowie verdünnten Lösungen unter Einschluß von elektrolyten einbezogen werden können. Die Theorie thermodynamischer gleichgewichte auf der Grundlagen des chemischen Potentials wurde neu hinzugenommen.

 

 

Aus dem Inhalt:

Formelzeichen XIII // 1 Allgemeine Grundlagen 1 // 1.1 Energie- und Stoffumwandlungen 1 / 1.1.1 Energieumwandlungcn 1 / 1.1.2 StofFumwandlungen 6 / 1.1.3 Energie und Stoffiimwandlungen in technischen Prozessen 9 / 1.1.4 Allgemeine Schlussfolgerungen 11 / 1.2 Die thermodynamische Analyse 14 / 1.2.1 Das thermodynamische System 14 / 1.2.2 Das System als fluide Phase 25 / 1.2.3 Prozess und Zustandsänderung 28 // 2 Fluide Phasen 31 // 2.1 Die thermischen Zustandsgrößen 32 / 2.1.1 Die Materiemenge 32 / 2.1.2 Das Volumen 36 / 2.1.3 Der Druck 37 / 2.1.4 Die Temperatur 40 / 2.2 Reinstoffe 49 / 2.2.1 Der Gaszustand 50 / 2.2.2 Verdampfung und Kondensation 52 / 2.2.3 Das Nassdampfgebiet 58 / 2.2.4 Kritischer Punkt und Tripelpunkt 59 / 2.2.5 Schmelzen und Erstarren 61 / 2.2.6 Das gesamte Zustandsgebiet 62 / 2.3 Gemische 64 / 2.3.1 Verdampfung und Kondensation 65 / 2.3.2 Verdunstung und Absorption 72 / 2.3.3 Entmischung in flüssigen Gemischen 75 / 2.3.4 Schmelzen und Erstarren in Gemischen 77 / 2.3.5 Chemische Eigenschaften 79 / 2.4 Stoffmodelle für Reinstoffe 82 / 2.4.1 Die Dampftafel 82 / 2.4.2 Das ideale Gas 84 / 2.4.3 Die ideale Flüssigkeit 86 / 2.5 Stoffmodelle für Gemische 87 / 2.5.1 Partielle Größen 87 / 2.5.2 Gasgemische 89 / 2.5.3 Gas/Dampf-Gemische 90 / 2.5.4 Flüssige Gemische 97 // 3 Die Materiemengcnbilanz 104 // 3.1 Materiemengenbilanz bei thermischen Stoffumwandlungen 105 / 3.1.1 Umwandlungen reiner Stoffe 106 / 3.1.2 Umwandlungen von Gemischen 107 / 3.2 Materiemengenbilanz bei chemischen Stoffumwandlungen 117 / 3.2.1 Vollständig ablaufende Reaktionen 117 / 3.2.2 Unvollständig ablaufende Reaktionen 124 / 3.2.3 Die Elementenbilanz 132 // 4 Die Energiebilanz 137 // 4.1 Die Erscheinungsformen der Energie 137 / 4.1.1 Mechanische Energieformen 138 / 4.1.2 Innere Energie und Enthalpie 147 / 4.1.3 Die Energieform Wärme 153 / 4.2 Die innere Energie und Enthalpie als Zustandsgrößen 156 / 4.2.1 Reine Gase 158 / 4.2.2 Reine Flüssigkeiten 160 / 4.2.3 Reine Fluide im gesamten Zustandsgebiet 161 / 4.2.4 Gasgemische 163 / 4.2.5 Gas/Dampf-Gemische 164 / 4.2.6 Flüssige Gemische 174 / 4.3 Innere Energie und Enthalpie bei chemischen Zustandsänderungen 190 / 4.3.1 Die Standardbildungsenthalpie 192 / 4.3.2 Sonderfall: Vollständige Verbrennung 199 / 4.3.3 Der Heizwert 202 / 4.4 Energiebilanzgleichungen 209 / 4.4.1 Geschlossene Systeme 210 / 4.4.2 Stationäre Fließprozesse 213 / 4.4.3 Kreisprozesse 225 / 4.4.4 Instationäre Prozesse 234 / 4.4.5 Das Energieflussbild 244 // 5 Die Entropiebilanz 247 // 5.1 Entropie 250 / 5.1.1 Reversibilität und Dissipation 250 / 5.1.2 Dissipation, Wärme und Entropie 265 / 5.1.3 Entropieproduktion bei Wärme- und Arbeitstransfer 269 / 5.1.4 Entropiebilanz und 2. Hauptsatz 272 / 5.1.5 Entropie und Ordnung 276 / 5.2 Die Entropie als Zustandsgröße 280 / 5.2.1 Die Fundamentalgleichung 280 / 5.2.2 Die thermodynamische Temperatur , 281 / 5.2.3 Reine Gase 286 / 5.2.4 Reine Flüssigkeiten 287 / 5.2.5 Reine Stoffe im gesamten Zustandsgebiet 287 / 5.2.6 Gasgemische 288 / 5.2.7 Gas/Dampf-Gemische 293 / 5.2.8 Flüssige Gemische 294 / 5.3 Die Entropie bei chemischen Zustandsänderungen 296 / 5.3.1 Die Reaktionsentropie 296 / 5.3.2 Der Entropienullpunkt 297 / 5.4 Entropie und Energiequalität 300 / 5.4.1 Exergie und Anergie 301 / 5.4.2 Die Exergie eines Stoffstromes 302 / 5.4.3 Exergieverlust und Entropieproduktion 311 // 6 Reversible Energieumwandlungen 315 // 6.1 Reversible Strömungsprozesse 315 / 6.2 Reversibel-isotherme Arbeitsprozesse 316 / 6.3 Reversibel-adiabate Prozesse idealer Gase 319 / 6.4 Reversibel-adiabate Prozesse realer Fluide 324 / 6.5 Die reversible Wärmekraftmaschine 328 / 6.5.1 Das Dampfkraftwerk 331 / 6.5.2 Die Gasturbine 335 / 6.5.3 Das Strahltriebwerk 341 / 6.5.4 Verbrennungsmotoren 348 / 6.6 Die reversible Wärmepumpe 352 / 6.6.1 Die Dampf-Wärmepumpe 353 / 6.6.2 Die Gaskältemaschine 357 / 6.7 Berücksichtigung von Dissipation 360 / 6.7.1 Adiabate Arbeitsprozesse 361 / 6.7.2 Adiabate Strömungsprozesse 366 // 7 Stoffumwandlungen als Gleichgewichtsprozesse 370 // 7.1 Ausgleichsprozesse und Gleichgewicht 370 / 7.1.1 Die Grundtypen der Ausgleichsprozesse 371 / 7.1.2 Das chemische Potenzial 378 / 7.1.3 Ausgleichsprozesse und Gleichgewicht in abgeschlossenen Systemen 380 / 7.1.4 Ausgleichsprozesse und Gleichgewicht in technischen Anlagen 384 / 7.2 Thermodynamische Gleichgewichte 390 / 7.2.1 Das Verdampfungs- und Kondcnsationsgleichgewicht 390 / 7.2.2 Das Verdunstungs- und Absorptionsgleichgewicht 401 / 7.2.3 Das Reaktionsgleichgewicht 409 / 7.3 Wärmeübertragung 416 / 7.3.1 Wärmeübertragung ohne Phasenwechsel 417 / 7.3.2 Wärmeübertragung mit Phasenwechsel 422 / 7.4 Verdunstung und Absorption 430 / 7.4.1 Die Verdunstung 430 / 7.4.2 Die Absorption 442 / 7.5 Die Rektifikation 453 / 7.5.1 Die Bilanzlinien 457 / 7.5.2 Die Anzahl der Gleichgewichtsstufen 462 / 7.5.3 Die Energiebilanzen der Kolonne 464 / 7.6 Chemische Stoffumwandlungen 469 / 7.6.1 Der isotherme Reaktor 470 / 7.6.2 Der adiabate Reaktor 475 / 7.6.3 Reaktor mit Temperaturprofil 479 // 8 Energetische Bewertung und Optimierung 486 // 8.1 Energie- und Entropiebilanz 486 / 8.2 Exergetische Bewertung 490 / 8.3 Umwandlung von Primärenergie in Arbeit 511 / 8.3.1 Die Temperatur der Wärmeaufnahme 512 / 8.3.2 Zwischenüberhitzung 515 / 8.3.3 Regenerative Speisewasservorwärmung 519 / 8.3.4 Kombination von Gasturbine und Dampfturbine 526 / 8.4 Wärmebereitstellung 537 / 8.4.1 Einfache Technologien 537 / 8.4.2 Verbrennungsluftvorwärmung 540 / 8.4.3 Kraft-Wärme-Kopplung 543 / 8.4.4 Wärmepumpe 554 / 8.4.5 Kombination aus Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpe 557 / 8.5 Wärmeintegration 563 / 8.5.1 Der ¿Pinch" 564 / 8.5.2 Summenkurve und Wärmekaskade 566 // Anhang A Stoffdaten 579 / Anhang B Wichtige Formeln 600 / Anhang C Einheiten 612 / Sachverzeichnis 615