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Vorwort
5
Inhaltsverzeichnis
7
1 Einführung
11
1.1 Wärmeaustauscher
11
1.2 Trennwand-Wärmeaustauscher (Rekuperator)
11
1.3 Speicher-Wärmeaustauscher (Regenerator)
11
1.4 Stromführung
11
1.5 Größen zur Kennzeichnung von Wärmeaustauschern
11
1.6 Wärmeübertragung
12
1.7 Druckabfall
14
1.8 Grundlagen der wärmetechnischen Auslegung
15
2 Wärmebilanzen
17
2.1 Enthalpie
17
2.2 Gebrauchsgleichungen zur Bestimmung der Wärmeleistung
20
3 Kennzahlen
23
3.1 Erzwungene Strömung
23
3.2 Freie Strömung
24
3.3 Auftriebsströmung von Gasen
24
4 Wärmeübertragung, Wärmeaustausch
25
4.1 Wärmeleitung
25
4.2 Konvektion
26
4.3 Kondensation
30
4.4 Verdampfung
31
4.5 Wärmestrahlung
32
4.6 Wärmedurchgangskoeffizient
34
4.7 Mittlere Temperaturdifferenz
41
5 Projektierungsgleichungen für den Wärmeübergang
53
5.1 Strömungsformen
54
5.2 Basisgleichungen für den konvektiven Wärmeübergang bei laminarer Strömung
55
5.3 Basisgleichungen für den konvektiven Wärmeübergang bei turbulenter Strömung
56
5.4 Basisgleichungen für den konvektiven Wärmeübergang bei quer angeströmten Rohren
59
5.5 Konvektiver Wärmeübergang in Rohrwendeln
60
5.6 Konvektiver Wärmeübergang mit Eigenkonvektion
61
5.7 Anwendungsgleichungen und -diagramme für den konvektiven Wärmeübergang
63
5.8 Berechnung quer angeströmter Rohrbündel-Wärmeaustauscher
77
6 Strömungstechnische Auslegung
83
6.1 Allgemeine Grundlagen
83
6.2 Druckverlust im Außenraumvon Rohrbündel-Wärmeaustauschern
84
7 Schwingungstechnische Berechnungen
89
7.1 Einleitung
89
7.2 Erregungsmechanismen
89
7.3 Eigenfrequenzen von Wärmeaustauscherrohren
101
7.4 Resonanz
104
7.5 Abhilfemaßnahmen
105
7.6 Anwendungsgleichungen und Projektierungsdiagramm
106
8 Bauformen
111
8.1 Allgemeines
111
8.2 Rohrbündel-Wärmeaustauscher
117
8.3 Doppelrohr-Wärmeaustauscher
136
8.4 Rippenrohr-Wärmeaustauscher
137
8.5 Kondensatoren
141
8.6 Verdampfer
143
8.7 Spiralband-Wärmeaustauscher
180
8.8 Platten-Wärmeaustauscher
181
8.9 Sonderbauformen
183
9 Konstruktions- und Fertigungsrichtlinien
199
10 Betriebscharakteristik von Wärmeaustauschern
201
10.1 Gleich- und Gegenstrom-Wärmeaustauscher
201
10.2 NTU-Methode für alle Bauarten von Wärmeaustauschern
202
10.3 Zellenmodell
218
10.4 Kaskadenschaltungen
220
10.5 Instationäre Behälteraufheizung
222
10.6 Doppelrohrapparat als Einbauwärmeübertrager
225
10.7 Phasenänderung mit Überhitzung und Unterkühlung
229
11 Gewährleistung
239
12 Kostenschätzung für Rohrbündel-Wärmeaustauscher
243
13 Tabellarische Zusammenfassung von Bestimmungsgleichungen für die Wärmeaustauscher-Auslegung
249
13.1 Wärmeleistung von Wärmeaustauschern
249
13.2 Austauschfläche von Wärmeaustauschern
249
13.3 Wärmestrom in Wärmeaustauschern
249
13.4 Auslegung von Wärmeaustauschern
250
13.5 Nachrechnung von Wärmeaustauschern
250
13.6 Erläuterung zur Übertragungszahl NTU und dem Thermischen Wirkungsgrad e
252
13.7 Wärmestrom durch ebene Wände
253
13.8 Wärmedurchgang
253
13.9 Wärmeübertragung im Rohr
253
13.10 Wärmestromdichten und Temperaturverteilung
254
13.11 Rippenrohr-Wärmeaustauscher
255
13.12 Wärmeübergang bei quer angeströmtem Rohr und am Rohrbündel
257
13.13 Wärmeübergang bei quer angeströmten Rohren mit Längsteilung
258
13.14 Rohrschwingungsamplitude und Eigenfrequenzen von Rohren
259
13.15 Kritische Fluidgeschwindigkeiten
260
13.16 Akustische Resonanz
261
13.17 Wärmeübergang im rauen Rohr
261
13.18 Wärmeübergang in Rohrwendeln
262
13.19 Wärmeübergang in konzentrischen Ringspalten
263
13.20 Wärmeübergang an Längsrippenrohren
264
13.21 Naturkonvektion am horizontalen Rohr
265
13.22 Naturkonvektion am horizontalen Rippenrohr
265
13.23 Kondensation um horizontale Rohre
266
13.24 Kondensation in horizontalen Rohren
266
13.25 Kondensation an horizontalen Rippenrohren
267
13.26 Verdampfung um Einzelrohre
268
13.27 Verdampfungsbereiche im Mantelraum von Rohrbündel-Wärmeaustauschern
270
13.28 Verdampfung in horizontalen Rohren
270
13.29 Strahlung von Rohren(Graue Strahler)
273
Anhang
277
A.1 Bilder von Wärmeaustauschern
277
A.2 Anwendungsbeispiele für Wärmeaustauscher
305
Bedeutung der wichtigsten Formelzeichen
313
Literaturverzeichnis
319
Stichwortverzeichnis
321
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