Energielehre: Technische Thermodynamik

Energielehre: Technische Thermodynamik
1. Einführung und ausgewählte Grundbegriffe
1.1 Natur der Thermodynamik
- Energietransport
- Betrachtungsweisen (mikroskopisch/makroskopisch)
- Betrachtung td. Prozesse
1.2 Grundbegriffe
- Def.: Thermodynamisches System
- Interaktion System/Umwelt
- Eigenschaften von Systemgrenzen
- Charakterisierung von Systeminhalten
- Def.: Thermodynamischer Zustand, td. Zustandsgröße (ZG)
- Def.: Thermodynamischer Prozess, td. Prozessgröße
1.3 Größe, Einheit, Dimension
1.4 Quantität thermodynamischer Systeme
- Stoffgemische aus i= 1..k Komponenten
- Reaktionsgleichungen
1.5 Thermische Zustandsgrößen
- Druck, Temperatur, Volumen
2. Masse und Stoffmengenbilanzen
-
Definition Volumenstrom, Massestrom
2.1 Masse- und Stoffmengenbilanz
- Vorzeichenregeln
- Stoffmengenbilanz
- Sonderfälle:
stoffdichtes-, stoffdurchlässiges System
- VB1
3. Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik
3.1 Innere Energie
3.2 Arbeit und mechanische Leistung
- Reibungsarbeit
- Volumenänderungsarbeit
- Wellenarbeit, -leistung
3.3 Beschleunigungs-, Hubarbeit und kinetische-, potentielle Energie
3.4 Wärme, Wärmestrom
3.5 Mathematische Modellierung des 1. HS für stoffdichte Systeme
- Spezialfälle:
ruhende Systeme, zeitbezogen, innerlich reversibel
- VB2
3.6 Enthalpie
3.7 Mathematische Formulierung des 1. HS für stoffdurchlässige Systeme
- Spezialfälle:
ruhendes-, ruhendes stationäres-,
ruhendes stationäres einfaches System
- VB3
- spezielle Anwendungsfälle
Folie 18ff
- VB4
4. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik
4.1 Erfahrungsgrundlagen – Prinzip der Irreversibilität
- Zustands- und Prozessgrößen
4.1 Zustandsgröße Entropie
4.2 Das Entropieverhalten stoffdichter Systeme
- Entropie der Wärme
- VB5
4.3 Das Entropieverhalten stoffdurchlässiger Systeme
4.4 Wärme und Arbeit in thermodynamischen Zustandsdiagrammen
- p,V-Diagramm
- T,S-Diagramm
4.5 Die Exergiestrombilanz
- Exergie des Stoffstromes, -der Wärme
- Exergie der mechanischen Leistung, Exergieverluststrom
- VB6
5. Thermisches und energetisches Zustandsverhalten (ZV)
5.1 Grundlagen des thermischen ZV
- p,T- ; p,v- und T,v-Diagramm
5.1 Thermisches und energetisches ZV realer Stoffe (allg.)
- Dampfmasseanteil
- Stoffwerttabellen und Lineare Interpolation
- Bestimmung der ZG eines realen Stoffes
- VB7
5.2 Grundlagen der mathematischen Modellierung des energetischen ZV
- spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen
- spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck
5.3 Thermisches und energetisches ZV idealer Gase und Gasgemische
- thermische Zustandsgleichung idealer Gase
- Satz von AVOGADRO
- thermisches ZV idealer Gasgemische
- energetisches ZV idealer Gase
- spezifischen Enthalpie
- spezifische Entropie idealer/perfekter Gase
Folie 44
Folie 45f
-
energetisches ZV von Gasgemischen
Änderung der spezifischen Entropie bei konstanter Gemischzusammensetzung
VB8, VB9
5.4 Thermisches und energetisches ZV feuchter Gase
- Wassergehalt
- Alternative zum Wassergehalt: relative Gasfeuchte
- „Erscheinungsformen“ feuchter Gase (trockenes-, ungesättigt feuchtes-, gesättigt feuchtes
und übersättigt feuchtes Gas)
- Sättigungswassergehalt
- Arbeiten mit feuchten Gasen
- Spezifisches Volumen eines feuchten Gase (ungesättigtes/gesättigtes feuchtes Gas,
übersättigte feuchte Luft)
- energetisches ZV feuchter Gase
- spezifische Enthalpie
Folie 59
- VB10
6. Ausgewählte Diagramme zur Veranschaulichung des ZV fluider Stoffe
6.1 Das p,v-Diagramm
6.2 Das T,s-Diagramm
- realer Stoff
- (ideale)/perfekte Gase
6.3 Das h,s-Diagramm nach MOLLIER
6.4 Das MOLLIER-h,x-Diagramm feuchter Luft
7. Ausgewählte Prozesse mit feuchter Luft
7.1 Grundlagen
- Massebilanzen
- Energiebilanzen
7.2 Wichtige Grundprozesse
- Erwärmen/Abkühlen
- Entfeuchten (Wasserabscheiden)
- Befeuchten (adiabatische Wasserdampf oder Wasserflüssigkeitszufuhr)
- Mischen zweier Feuchtluftströme
- VB11
8. Thermodynamische Modelle für einfache, innerlich reversible
Prozesse
8.1 Grundlagen
- Art der Zustandsänderung (ZÄ)
- Beispiele:
Behälter, Wärmeübertrager, Kompressor/Verdichter, Turbine
8.2 Einfache, innerlich reversible Prozesse mit perfekten Gasen
- isochore ZÄ
- isentrope ZÄ
-
polytrope ZÄ
8.3 Reversible Düsenströmung
8.4 Reversible Zustandsänderung mit realen Fluiden
- isochore ZÄ
- isobare ZÄ
- isotherme ZÄ
- isentrope ZÄ
- VB12
9. Ausgewählte irreversible Prozesse
-
Ursachen
Problem
Annahmen
9.1 Reibungsbehaftete Entspannung in adiabater Turbine
- Turbinenentspannung mit perfekten Gasen
9.2 Verdichtungsprozess mit einem adiabaten Verdichter (irreversibel)
9.3 Reibungsbehaftete Verdichtung/Entspannung mit abweichenden
Voraussetzungen
- Berücksichtigung der kinetischen und potentiellen Energie (adiabat)
- Nicht adiabates System
9.4 Drosselvorgänge
9.5 Strömende Gase in adiabatem Kanal
- konstanter Strömungsquerschnitt
- variabler Strömungsquerschnitt
Zusammenfassung Klausur
-
VB14