Die Grundgesetze der Wärmeübertragung

Inhaltsverzeichnis

• Erster Teil. Wärmeleitung in festen Körpern.
• A. Die mathematischen Grundlagen.
• 1. Das Temperaturfeld und das Feld des Wärmeflusses.
• 2. Die Ableitung der Differentialgleichung von Fourier.
• 3. Die allgemeine Aufgabe der analytischen Theorie der Wärme.
• 4. Die Grenzbedingungen.
• B. Über die Lösung von Randwertaufgaben.
• 1. Die einführende Aufgabe.
• 2. Über das Aufsuchen partikulärer Lösungen.
• 3. Über das Anpassen an die Oberflächenbedingung.
• 4. Über das Anpassen an die Anfangsbedingung.
• C. Die zeitlich veränderlichen Temperaturfelder ohne Wärmequellen.
• 1. Die Temperaturunterschiede streben dem Ausgleich zu.
• a) Endlicher Wärmeübergang (Randbedingung dritter Art).
• Aufgabe 1. Die Platte.
• Aufgabe 2. Der Zylinder.
• Aufgabe 3. Die Kugel.
• b) Oberflächentemperaturen konstant (Randbedingung erster Art).
• c) Mehrdimensionaler Temperaturausgleich.
• d) Der unendlich ausgedehnte Körper.
• Aufgabe 4. Der allseitig unendlich ausgedehnte Körper.
• Aufgabe 5. Der einseitig unendlich ausgedehnte Körper.
• 2. Temperatur periodisch veränderlich.
• Aufgabe 6. Der einseitig unendlich ausgedehnte Körper.
• Aufgabe 7. Die Platte.
• 3. Zusammengesetzte Randwertaufgaben.
• 4. Die Anwendung der Differenzenrechnung.
• Aufgabe 8. Der einseitig unendlich ausgedehnte Körper.
• 5. Elektrische Analogieverfahren.
• D. Die zeitlich konstanten Temperaturfelder ohne Wärmequellen.
• 1. Das Temperaturfeld von einer Koordinate abhängig.
• 2. Das Temperaturfeld von zwei Koordinaten abhängig.
• 3. Räumliches Temperaturfeld von mehreren Koordinaten abhängig.
• Aufgabe 9. Eindringen der Wärme in den einseitig unendlich ausgedehnten Körper durch eine Kreisfläche.
• 4. Der Begriff des Wärmeleitwiderstandes.
• 5. Die Relaxationsmethode.
• E. Die zeitlich konstanten Temperaturfelder mit Wärmequellen.
• Aufgabe 10. Der Zylinder.
• F. Verschiedene Sonderfälle.
• 1. Das Feld ist von mehreren verschiedenartigen Körpern erfüllt.
• 2. Der Körper ist nicht isotrop.
• 3. Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme und Dichte sind vom Druck und von der Temperatur abhängig.
• 4. Vorgänge mit Änderung des Aggregatzustandes oder der chemischen Natur.
• G. Wärmeleitung in verdünnten Gasen.
• Zweiter Teil. Konvektive Wärmeübertragung.
• A. Flüssigkeits- und Energiebewegung.
• 1. Grundgleichungen der reibungsfreien Flüssigkeit.
• 2. Die Wirkung der Zähigkeit und die allgemeinen Bewegungsgleichungen zäher Flüssigkeiten.
• 3. Laminare und turbulente Strömung. Das Reynoldssche Ähnlichkeitsgesetz.
• 4. Die Energiebewegung in zähen Flüssigkeiten.
• 5. Wärmeübergang und Wärmedurchgang.
• B. Das Ähnlichkeitsgesetz der Wärmeübertragung.
• 1. Aufsuchen der dimensionslosen Kennzahlen aus den Differentialgleichungen.
• 2. Dimensionsbefreiung durch Einführen von Eigenmaßstäben.
• 3. Dimensionsanalyse.
• 4. Voraussetzungen der Ähnlichkeitslehre.
• 5. Physikalische Bedeutung der Kennzahlen.
• C. Wärmeübergang bei erzwungener laminarer Strömung.
• 1. Exakte Lösungen der Differentialgleichungen.
• 2. Strömungs- und Temperaturgrenzschichten in laminarer Strömung.
• 3. Versuchsergebnisse und Gebrauchsformeln für den Wärmeübergang bei erzwungener laminarer Strömung.
• D. Wärmeübergang bei erzwungener turbulenter Strömung.
• 1. Die Analogie zwischen Impuls- und Wärmeaustausch nach Reynolds.
• 2. Der Wärmequellenansatz von Pbandtl.
• 3. Die Weiterentwicklung der Theorie nach Reynolds und Prandtl.
• 4. Versuchsergebnisse und Gebrauchsformeln für den Wärmeübergang bei erzwungener turbulenter Strömung.
• E. Wärmeübergang bei querangeströmten Körpern.
• 1. Wärmeübergang bei laminarer Grenzschicht.
• 2. Wärmeübergang am Kreiszylinder.
• 3. Wärmeübergang am Rohrbündel.
• 4. Wärmeübergang an Kugeln.
• 5. Wärmeübergang an der querangeströmten Platte.
• F. Wärmeübergang bei hohen Geschwindigkeiten.
• 1. Eigentemperatur der längsangeströmten Platte.
• 2. Wärmeübergang an der längsangeströmten Platte und im Rohr.
• 3. Eigentemperatur querangeströmter Zylinder.
• G. Wärmeübergang bei freier Konvektion.
• 1. Lösungen der Grenzsehichtgleichungen an der senkrechten Platte und am waagerechten Zylinder.
• 2. Näherungslösungen.
• 3. Freie Konvektion bei turbulenter Grenzschicht.
• 4. Freie Konvektion über waagerechten Flächen.
• 5. Freie Konvektion in geschlossenen Räumen.
• 6. Gebrauchsgleichungen für freie Konvektion.
• H. Wärmeübergang bei Kondensation.
• 1. Die Nußeltsche Wasserhauttheorie.
• 2. Filmkondensation mit turbulenter Wasserhaut.
• 3. Gebrauchsgleichungen für Filmkondensation bei ruhendem oder langsam strömendem Sattdampf.
• 4. Filmkondensation von Heißdampf.
• 5. Filmkondensation bei strömendem Dampf.
• 6. Tropfenkondensation.
• 7. Mischungen von Dämpfen mit Inertgasen und gemischte Dämpfe.
• I. Wärmeübergang bei Verdampfung.
• 1. Verdampfen an einer Flüssigkeitsoberfläche ohne Blasenbildung.
• 2. Verdampfung mit Blasenbildung an waagerechten und senkrechten Heizflächen bei freier Konvektion.
• 3. Verdampfung mit Blasenbildung im senkrechten Rohr.
• 4. Filmverdampfung.
• 5. Verdampfung in unterkühlter Flüssigkeit (surface boiling).
• K. Stoffübertragung.
• 1. Die dreifache Analogie.
• 2. Grenzen der Analogie.
• 3. Experimentelle Nachprüfung der Analogie.
• Dritter Teil. Wärmestrahlung.
• A. Einführung.
• 1. Wärmestrahlung als Schwingungsvorgang.
• 2. Grundlegende Begriffe.
• B. Die Strahlung des schwarzen Körpers.
• 1. Das Plancksche Strahlungsgesetz.
• 2. Das Stefan-Boltzmannsche Gesetz.
• 3. Das Wiensche Verschiebungsgesetz.
• 4. Das reduzierte Plancksche Strahlungsgesetz.
• 5. Experimentelle Verwirklichung des schwarzen Körpers.
• C. Der Strahlungsaustausch zwischen festen Körpern.
• 1. Emission und Absorption nichtschwarzer Körper.
• 2. Das Kirchhoffsche Gesetz.
• 3. Die Lambertschen Gesetze.
• 4. Strahlungsaustausch unter bestimmten geometrischen Bedingungen.
• 5. Strahlungsaustausch zwischen beliebigen Flächenelementen.
• 6. Wirkung von Strahlungsschutzschirmen.
• 7. Gleichzeitiges Auftreten von Wärmestrahlung, Leitung und Konvektion.
• D. Strahlung von Gasen und Dämpfen.
• 1. Die Absorptionsspektren der Gase und ihre Gesamtstrahlung.
• 2. Messungen der Gesamtstrahlung von Kohlensäure und Wasserdampf.
• 3. Strahlungsaustausch zwischen Gaskörpern und festen Wänden.
• 4. Strahlung leuchtender Flammen.
• Anhang: Einheiten, Umrechnungstafeln, Stoffwerte.
• Formeln aus der Vektoranalysis.
• Übersicht über häufig verwendete Formelzeichen.
• Schrifttum.
• Namenverzeichnis.