Table Of ContentGernot Wilhelms
Gernot Wilhelms
Übungsaufgaben Technische Thermodynamik
Dieses Aufgabenbuch bietet Studierenden ingenieur- und naturwissenschaftlicher Studien- k Übungsaufgaben
i
gänge Hilfe bei der Wissensvertiefung und Examensvorbereitung. Ingenieuren und m
Kon s trukteuren im Bereich der Energietechnik erleichtert es die Suche nach effektiven a
Lösungswegen. n Technische
y
d
Das Übungsbuch enthält eine große Anzahl didaktisch gut aufbereiteter Aufgaben zu den
o
Grundlagen der Technischen Thermodynamik sowie die zugehörigen Lösungsergebnisse. m
Thermodynamik
Eine Vielzahl von Aufgaben wurde ausführlich durchgerechnet (Beispiele). Mit ihnen wird r
e
die grundsätzliche Arbeitsweise beim Lösen der Aufgaben gezeigt. Besonderer Wert h
wurde auf eine übersichtliche Darstellung und eine gute Nachvollziehbarkeit der einzelnen T
Lösungsschritte gelegt. e
h
c
In den Aufgabenwerden unter anderem behandelt: Zustandsänderungen idealer Gase,
s
reales Stoffverhalten, Exergie- und Anergiebegriff, Wärme- und Verbrennungskraft - i
n
maschinen, Dampfkraftanlagen, Gemische, Strömungsvorgänge, Wärmeübertragung, h
c
Verbrennungsrechnung.
e
T
Das Übungsbuch ist inhaltlich und begrifflich abgestimmt mit dem Lehrbuch
n
Günter Cerbe
»Cerbe/Wilhelms, Technische Thermodynamik«. Gernot Wilhelms e
Technische b
Thermodynamik a
Tuhnedo preratikstcishceh Ge rAunnwdleangdeunn gen g
f
u
a
s
g
n
17., überarbeitete Auflage u
b
Ü
s
m
l
e
h
l
i
W
www.hanser-fachbuch.de
€19,99[D] | €20,60[A] 5., überarbeitete und erweiterte Auflage
ISBN 978-3-446-44217-7
1
Grundlagen der Thermodynamik
2
Erster Hauptsatz der Thermodynamik
3
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
4
Das ideale Gas in Maschinen und Anlagen
Der Dampf und seine Anwendung 5
in Maschinen und Anlagen
6
Gemische
7
Strömungsvorgänge
8
Wärmeübertragung
Energieumwandlung durch Verbrennung und 9
in Brennstoffzellen
L
Lösungsergebnisse der Aufgaben
Wilhelms
Übungsaufgaben
TechnischeThermodynamik
Gernot Wilhelms
Übungsaufgaben
Technische
Thermodynamik
5., überarbeitete und erweiterte Auflage
Mit 44 Beispielen und 172 Aufgaben
HANSER
Autor:
Dr.-Ing. Gernot Wilhelms
ProfessorfürEnergietechnik,KältetechnikundTechnischeMechanik
anderOstfaliaHochschulefürangewandteWissenschaften,Wolfenbüttel
BibliografischeInformationderDeutschenNationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnetdiesePublikationinder DeutschenNatio-
nalbibliografie;detailliertebibliografischeDatensindimInternetüber http://dnb.d-db.de
abrufbar.
ISBN978-3-446-44217-7
E-Book ISBN978-3-446-44172-9
Einbandbild:Siemens-Pressebild
DiesesWerkisturheberrechtlichgeschützt.
Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdrucks und der Vervielfältigung des
BuchesoderTeilendaraus,vorbehalten.KeinTeildesWerkesdarfohneschriftlicheGe-
nehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes
Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung, reproduziert oder unter
VerwendungelektronischerSystemeverarbeitet,vervielfältigtoderverbreitetwerden.
©2014CarlHanserVerlagMünchen
www.hanser-fachbuch.de
Lektorat:Dipl.-Min.UteEckardt
Herstellung:Dipl.-Ing.(FH)KatrinWulst
Satz:Prof.Dr.-Ing.GernotWilhelms,Wolfenbüttel
DruckundBindung:FriedrichPustet,Regensburg
PrintedinGermany
»Der Weltuntergang steht bevor,
aber nicht so, wie Sie denken.
Dieser Krieg jagt nicht alles in die Luft,
sondern schaltet alles ab.«
Im obersten Stock der Cornell University’s Clark Hall stehen der
Physiker Homer Layton und seine drei jungen Assistenten vor
einem Durchbruch, der es ermöglicht, die Zeit etTwoams lDanegMsaamrceor
ablaufen zu lassen. Sie vermuten, dass der sogenanAnltse Laauyft odne- r Welt das Licht ausging
Effekt keinen praktischen Nutzen haben wird, rechnen aber damit,
dass die von ihnen geplante Abhandlung einem Paukenschlag in der
ca. 560 Seiten. Hardcover
Welt der theoretischen Physik gleichkommen wircda.. D€ o1c9h,9 d9 a[nDn] / € 20,60 [A] / sFr 28,90
bemerkt Loren Martine, jüngstes Mitglied von Homers Team,
ISBN 978-3-446-43960-3
etwas Seltsames: Wird die Zeit verlangsamt, reichErts dchiee iinnt Bimr eNnonv-ember 2014
stoffen gespeicherte Energie nicht mehr für ein plötzliches Feuer.
Dinge können noch immer brennen, wenn auch langsamer, aber
nichts kann mehr explodieren. Die Wissenschaftler stellen sich
eine Art Layton-Effekt-Taschenlampe vor, die dasH Abifeeurer nk eilnierc ken zur
Waffe verhindert. Ihnen wird klar, dass man auch die Explosion
einer Bombe oder gar einen ganzen Krieg verhindeLrn keönsntee. probe
Sie möchten mehr über Tom DeMarco und
seine Bücher erfahren.
Einfach Code scannen oder reinklicken unter
www.hanser-fachbuch.de/special/demarco
Sie möchten mehr über Tom DeMarco und seine Bücher erfahren.
Einfach reinklicken unter www.hanser-fachbuch.de/special/demarco
5
Vorwort zur 5. Auflage
UmdenLehrstoffderThermodynamikzuerfassenundzufestigenisteineausreichende
Anzahl didaktisch gut aufbereiteter Aufgaben erforderlich. Dieses Übungsbuch stellt
alsErgänzungdesLehrbuchesCerbe/Wilhelms:TechnischeThermodynamikeinegroße
AnzahlAufgabenzurVerfügung,diefürdieVorlesungen,dasselbstständigeNachar-
beitenderVorlesungenunddieVorbereitungaufPrüfungengedachtsind.
In einer Einleitung wird die grundsätzliche Arbeitsweise zum Lösen der Aufgaben
erläutert. Im Hauptteil werden, gegliedert wie im Lehrbuch, ausführlich Beispiele
vorgerechnet undAufgabengestellt. ImAnhangwerdendie Lösungsergebnisseder
Aufgabenaufgeführt.
Mit den Beispielen soll die vorgeschlagene Arbeitsweise zum Lösen der Aufgaben
aufgezeigtwerden.DieangegebenenBezügeaufGleichungen,Tabellenusw.bezie-
hensichaufdasLehrbuch.DieGleichungsnummernstehenamrechtenSpaltenrand.
WirdeineGleichungumgeformt,wirddiedurchzuführendeRechenoperationrechts
neben der Gleichung, abgetrennt durch einen senkrechten Strich, angegeben. Folgt
eine umgeformte Gleichung nicht aus der unmittelbar vorher stehenden Gleichung,
wirddieNummerderGleichung,aufdieBezuggenommenwird,amlinkenSpalten-
randangegeben.NebenderGleichungsnummerkannauchhierdieRechenoperation
angegeben werden. Nebenrechnungen sind unter der rechten Seite einer Gleichung
aufgeführt und durch einen senkrechten Strich unter dem Gleichheitszeichen abge-
grenzt.DurchdieausführlicheBeschreibungderLösungswegesolldieFragestellung
vonihremthermodynamischenGehalttiefdurchdrungenwerden.EinreinesNachle-
sen der Lösungswege liefert nicht den gewünschten Lerneffekt. Studierende sollten
zunächstversuchen,dieBeispieleselbständigzurechnenunderstdanndenLösungs-
wegnachlesen.
Mit dem aufgezeigten Formalismus sollten die Studierenden in der Lage sein, die
aufgeführten Aufgaben selbstständig zu lösen. Durch alternative Lösungswege wie
auchdurchgrafischeDarstellungenkönnendieErgebnisseaufRichtigkeitüberprüft
werden.DieinAbschnitt10angegebenenLösungsergebnissegebenhiereinezusätz-
licheHilfestellung.
MeinherzlicherDankgiltallen,diedurchihreAnregungenzurFortentwicklungdieses
Übungsbuches beigetragenhabeninsbesondere meinenKollegenProf.Dr.-Ing.Günter
CerbeundProf.Dr.-Ing.ThomasDiehn,diemichbeiderAuswahlundFormulierungder
AufgabenunterstütztundAufgabenzudiesemÜbungsbuchbeigesteuerthaben.
DievorliegendeAuflagewurdegründlichüberarbeitetundumzusätzlicheBeispiel-
Aufgaben und Zwischenergebnisse erweitert. Diese finden sich als Zahlenwerte in
KlammernodereingetragenindieDiagramme.DieknappeDarstellungderLösungs-
ergebnisse wurde beibehalten, um zum selbständigen Erarbeiten der Aufgaben zu
motivieren.
Wolfenbüttel,imSommer2014 GernotWilhelms
6
Methodische Hinweise für das Lösen der Aufgaben
ZunächstmussderAufgabentextgründlichdurchgelesenwerden.Dabeiwerdendie
in derAufgabenstellung gegebenen Werte derGrößen mit Formelzeichen entweder
aufgelistetoderaberingrafischeDarstellungen(z.B.inFließbilderoderDiagramme)
eingetragen.
Als nächstes wird das Formelzeichen der gesuchten physikalischen Größe/Größen
bestimmt.
NunwirdeinezurLösunggeeigneteFormel,inderdiegesuchtephysikalischeGröße
vorkommt, hergeleitet oder aus dem Lehrbuch genommen. Handelt es sich hierbei
um eine Grundgleichung oder eine Definitionsgleichung, wird deren Benennung in
derZeilevorderFormelmitangeben!BeimhandschriftlichenSchreibenderFormel-
zeichen sind deutlich Großbuchstaben von Kleinbuchstaben zu unterscheiden. For-
meln sollen immer in der gleichen Form angeben und dann, je nach Bedarf, in die
gewünschteFormumgestelltwerden.
DieseFormelwirdnunsolangeumgeformt,bisaufderlinkenSeitenurnochdiegesuchte
GrößestehtundsichaufderrechtenSeitenurnochbekannteGrößenbefinden.
Alle Werte der Größen werden nun mit Zahlenwert und Einheit eingesetzt. In der
Regel sollen nur SI-Basiseinheiten oder abgeleitete SI-Einheiten ohne Vorsätze für
dezimaleVielfacheoderTeileeingesetztwerden(Ausnahmen:kgundkmol).Abge-
leitete Einheiten, die im Nenner stehen und als Bruch geschrieben sind, werden als
KehrwertgleichmitindenZählergeschrieben.
Die Einheiten werden nun so weit gekürzt, bis nur noch die Einheit der gesuchten
Größeübrigbleibt.
Erst jetzt werden die Zahlenwerte in den Rechner gegeben und der Zahlenwert der
gesuchtenGrößeberechnet.
Die Zustandsgrößen erhalten bei einer Zustandsänderung im Ausgangszustand den
Index1imEndzustanddenIndex2.FallssicheineZustandsgrößenichtändert,erhält
sie keinen Index. Zustandsänderungen werden immer mit zwei Benennungen ange-
ben(z.B.isothermeExpansion).
