Kältetechnik für Ingenieure

Thomas Maurer

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Thomas Maurer, Kältetechnik für Ingenieure (2016), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800739578

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Beschreibung / Abstract

Das Lehr- und Nachschlagewerk für Studenten und Ingenieure behandelt ausführlich die Grundlagen der Kältetechnik – von den verschiedenen Kälteprozessen und Kältemaschinen über Anlagenkomponenten und Kältemittel bis hin zu Kältelastberechnungen und energetischen wie exergetischen Betrachtungen. Anwendungen wie beispielsweise Wärmepumpen, Kühltürme, Fahrzeugklimatisierung und Tieftemperaturtechnik werden anschaulich erläutert.

Besonderen Wert hat der Autor darauf gelegt, dass die Leser die Machbarkeit von alternativen technischen Möglichkeiten bewerten können.

Das Buch ist zum Selbststudium geeignet.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

  • Kältetechnik für Ingenieure
  • Vorwort
  • Inhaltsverzeichnis
  • Formelzeichen und Indizes
  • 1 Einleitung
  • 1.1 Temperaturabhängige Stoffeigenschaften und die zur Kälteerzeugung nutzbaren Effekte
  • 1.2 Offene und geschlossene Verfahren zur Kälteerzeugung
  • 1.3 Nutzung des Phasenwechsels zur Kälteerzeugung
  • 2 Verdichterkältemaschinen
  • 2.1 Der ideale Vergleichsprozess für die Kältemaschine
  • 2.2 Prozesse mit Verdichtung im Gasgebiet und isenthalper Entspannung
  • 2.3 Auslegung des Kältemaschinenprozesses mit dem lg p,h-Diagramm
  • 2.4 Theoretischer und realer Prozessablauf
  • 2.5 Verdichterkältemaschinen mit innerem Wärmeübertrager
  • 2.6 Anlagen mit Pumpbetrieb
  • 2.7 Anlagen mit Naturumlauf (Anlagen mit selbstüberflutetem Betrieb)
  • 2.8 Transkritische Kältemaschine mit dem Kältemittel Kohlendioxid
  • 2.9 Kaskadenkältemaschinen
  • 2.10 Zwei- und mehrstufige Verdichterkältemaschinen
  • 2.11 Berechnungsbeispiel Prozessvergleich
  • 3 Absorptionskältemaschinen und Adsorptionskältemaschinen
  • 3.1 Kontinuierliche Absorptionskältemaschinen
  • 3.2 Thermodynamische Grundlagen der Sorptionskältemaschinen
  • 3.3 Kontinuierliche Absorptionskältemaschinen mit Rektifikation
  • 3.4 Kontinuierliche Resorptionskältemaschinen
  • 3.5 Nutzung von niedrigen Austreibertemperaturen
  • 3.6 Absorptionskältemaschine mit druckausgleichendem Gas
  • 3.7 Die „Reversible Absorptionskältemaschine“
  • 3.8 Mehrstufige Absorptionskältemaschinen
  • 3.9 Weitere Beispiele für kontinuierlichen Absorptionskältemaschinen
  • 3.10 Adsorptionskältemaschine
  • 3.11 Begriffe, Näherungsgleichungen und h, Xi-Diagramme
  • 4 Strahlkältemaschinen und Strahlapparate als Expansionsorgane in Kältemaschinen
  • 4.1 Einleitung
  • 4.2 Bezeichnungen
  • 4.3 Anwendungen
  • 4.4 Funktion des Strahlapparats und Berechnungsgrundlagen
  • 4.5 Ausführungsbeispiele
  • 5 Feuchte Luft
  • 5.1 Stoffliche und thermische Eigenschaften
  • 5.2 Kalorische Eigenschaften von feuchter Luft
  • 5.3 Beispielrechnungen
  • 6 Kühltürme
  • 6.1 Zweck
  • 6.2 Bauarten
  • 6.3 Kühlturmberechnung
  • 7 Gaskältemaschine
  • 7.1 Einleitung
  • 7.2 Thermodynamische Grundlagen der Gaskältemaschinen
  • 7.3 Brayton-Gaskältemaschine
  • 7.4 Wirbelrohr nach Ranque und Hilsch
  • 7.5 Stirling-Gaskältemaschine
  • 8 Thermoelektrische Kälteerzeugung
  • 8.1 Einleitung
  • 8.2 Zugrundeliegende Effekte
  • 8.3 Thermodynamik
  • 8.4 Verdeutlichung der Gesetzmäßigkeiten an einem Peltier-Leiterpaar
  • 8.5 Vergleichsprozess und Grenze der Leistungszahl
  • 8.6 Zahlenbeispiel
  • 8.7 Exergetische Betrachtung
  • 8.8 Peltier-Elemente in Kaskadenschaltung
  • 8.9 Zum Stand der Anwendungen und Entwicklungen
  • 8.10 Thermoelektrik zur Elektrizitätsgenerierung
  • 8.11 Thermoelektrische Spannungsreihe
  • 9 Magnetokalorische Kälteerzeugung
  • 9.1 Thermodynamische Beschreibung des magnetokalorischen Effekts
  • 9.2 Anwendung bei tiefen Temperaturen
  • 9.3 Magnetokalorische Kälteerzeugung bei umgebungsnahen Temperaturen
  • 9.4 Materialien
  • 9.5 Einschätzung des Anwendungspotenzials bei umgebungsnahen Temperaturen
  • 10 Tieftemperaturtechnik – Verflüssigung tiefsiedender Gase
  • 10.1 Einleitung
  • 10.2 Gasverflüssigung
  • 10.3 Claude-Heylandt-Verfahren
  • 10.4 Luftzerlegung
  • 11 Kältemittel, EU F-Gase-Verordnung, Sicherheit und Kältemaschinenöle
  • 11.1 Kältemittel
  • 11.2 EU F-Gase-Verordnung
  • 11.3 Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen an Kälteanlagen
  • 11.4 Kältemaschinenöle
  • 12 Kältemittelverdichter
  • 12.1 Fluidenergiemaschinen in der Kältetechnik
  • 12.2 Mechanische Kältemittelverdichter
  • 12.3 Verdichterbauarten
  • 12.4 Hermetisierung der Verdichtergehäuse
  • 12.5 Weitere technische Details von Kältemittelverdichtern
  • 12.6 Einsatzgrenzen von Kältemittelverdichtern
  • 12.7 Katalog-Prozess und Ist-Prozess – Berechnungsbeispiel
  • 12.8 Kältemittelverdichter für Fahrzeugklimaanlagen
  • 13 Wärmeübertrager
  • 13.1 Regeneratoren – Indirekte Wärmeübertrager mit thermischer Zwischenspeicherung
  • 13.2 Rekuperatoren – Wärmeübertrager mit wärmeübertragenden Flächen
  • 14 Weitere Komponenten und Zubehör von Kältemaschinen
  • 14.1 Filtertrockner
  • 14.2 Schaugläser
  • 14.3 Handventile
  • 14.4 Elektromagnetische Ventile (Magnetventile)
  • 14.5 Rückschlagventil NRV
  • 14.6 Automatische Ventile für flüssige Wärme- und Kälteträger
  • 14.7 Sicherheitsventile und Berstscheiben
  • 14.8 Temperatur- und Druckschalter
  • 14.9 Druckregelventile
  • 14.10 Drosselorgane
  • 15 Berechnung der Kältelast
  • 15.1 Herleitung der Bilanzgleichung
  • 15.2 Berechnung der Kältelast für einen Kühlraum
  • 15.3 Beispiel zur Berechnung der Kältelast eines Kühlraums
  • 15.4 Anmerkungen zur Bestimmung der Kältelast
  • 16 Exergetische Betrachtungen
  • 16.1 Einleitung – Exergiebegriff
  • 16.2 Exergiebilanz und exergetischer Wirkungsgrad
  • 16.3 Exergie einer thermischen Kraftmaschine
  • 16.4 Exergie einer mechanisch angetriebenen Kältemaschine
  • 16.5 Exergie einer thermisch angetriebenen Kältemaschine
  • 16.6 Bestimmung von einzelnen Exergieverlusten
  • 16.7 Beispiele
  • 16.8 Unterschiedliche Nutzleistungen, unterschiedliche Temperaturen
  • A1 Thermodynamische Grundlagen und Begriffe
  • A1.1 Thermodynamisches System: die Bilanzgleichung
  • A1.2 „Nullter Hauptsatz“ der Thermodynamik
  • A1.3 Massenbilanz
  • A1.4 Energiebilanz – der Erste Hauptsatz der Thermodynamik
  • A1.5 Zustandsänderungen
  • A1.6 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik
  • A1.7 Der 3. Hauptsatz der Thermodynamik
  • A1.8 Weitere Begriffe aus der Thermodynamik
  • A2 Bezeichnungen, Kenngrößen und Anhaltswerte
  • A2.1 Bezeichnungen
  • A2.2 Aufstellungsbereiche von Kälteanlagen
  • A2.3 Kenngrößen, Definitionen, Anhaltswerte
  • A3 Kurze Geschichte der Kältetechnik
  • A3.1 Verdichterkältemaschine
  • A3.2 Sorptionskältemaschinen
  • A3.3 Kaltgasmaschinen
  • A3.4 Weitere Entdeckungen und technische Entwicklungen
  • A3.5 Politische Entwicklungen
  • A3.6 Anwendungen
  • A4 Stoffwerte
  • A5 Symbole
  • Literatur
  • Stichwortverzeichnis

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