Strömungstechnik: Grundlagen, Maschinen, Anwendungen

1 Strömungstechnische Grundlagen.- 1.1 Hydrostatik.- 1.1.1 Der hydrostatische Druck.- 1.1.2 Druckkraft auf Wände.- 1.1.3 Auftrieb und Schwimmen.- 1.1.4 Schwimmstabilität.- 1.1.5 Rotierende Flüssigkeit.- 1.1.6 Oberflächenspannung.- 1.2 Dimensionsanalyse und hydromechanische Ähnlichkeit.- 1.2.1 Dimensionsanalyse.- 1.2.2 Hydromechanische Ähnlichkeit.- 1.2.3 Das Reynoldsche Modellgesetz.- 1.3 Hydromechanik.- 1.3.1 Reibungsfreie Rohrströmung.- 1.3.2 Meßtechnik.- 1.3.2.1 Messungen mit Sonden.- 1.3.2.2 Messungen mit Düsen und Blenden.- 1.3.2.3 Rotierende Meßgeräte.- 1.3.2.4 Thermische Meßgeräte.- 1.3.2.5 Ausfluß- und Überfallmessungen.- 1.3.3 Strömung mit Reibung.- 1.3.3.1 Widerstandsgesetz.- 1.3.3.2 Laminare Strömung.- 1.3.3.3 Turbulente Strömung.- 1.3.4 Besondere Widerstände.- 1.3.4.1 Eintritts- und Umlenkverluste.- 1.3.4.2 Querschnittsänderungen.- 1.3.4.3 Absperrorgane, Armaturen.- 1.3.4.4 Rohrverzweigungen.- 1.3.5 Impulssatz für strömende Medien.- 1.3.6 Flüssigkeitsbehälter.- 1.4 Gasdynamik.- 1.4.1 Schallgeschwindigkeit.- 1.4.2 Kompressibilität strömender Gase.- 1.4.3 Strömungsgesetze.- 1.4.4 Überschalldüse.- 1.4.5 Rohrströmung kompressibler Medien.- 1.4.6 Bewegung eines Körpers im Überschallbereich und der Verdichtungsstoß.- 1.4.6.1 Der Mach’sche Kegel.- 1.4.6.2 Der gerade Verdichtungsstoß.- 1.4.6.3 Der schräge Verdichtungsstoß.- 1.4.6.4 Auswirkungen des Verdichtungsstoßes auf umströmte Körper.- 2 Das umströmte Profil — Aerodynamik und Flugtechnik.- 2.1 Ebene Strömung.- 2.1.1 Grundlagen.- 2.1.2 Strömungsbilder.- 2.1.2.1 Quelle.- 2.1.2.2 Dipolströmung.- 2.1.2.3 Kreiszylinderströrnung.- 2.1.2.4 Zirkulationsströmung.- 2.1.2.5 Parallelströmung mit Zirkulation am Kreiszylinder.- 2.1.2.6 Überlagerung von Quelle und Zirkulation.- 2.2 Das umströmte Profil.- 2.2.1 Profilentwicklung.- 2.2.1.1 Methode der konformen Abbildung.- 2.2.1.2 Singularitätenmethode.- 2.2.2 Hydrodynamischer Auftrieb.- 2.2.3 Profilgeometrie.- 2.2.4 Der Luftwiderstand.- 2.2.5 Strömungsparameter.- 2.2.6 Druckverteilung und endliche Flügellänge.- 2.2.7 Der Windkanal.- 2.2.8 Besonderheiten im Überschallbereich.- 2.2.9 Tabellen und Diagramme.- 2.3 Die Luftschraube.- 2.4 Flugdynamik am Hubschrauber.- 2.4.1 Der Hubschrauber als Fluggerät.- 2.4.2 Schwebeflug.- 2.4.3 Steuerung.- 2.4.4 Vertikalflug.- 2.4.5 Horizontalflug.- 2.4.6 Autorotation.- 3 Grundlagen der Strömungsmaschinen.- 3.1 Übersicht und Einteilung.- 3.2 Das Schaufelgitter.- 3.3 Berechnungsmethoden.- 3.4 Energieumsatz.- 3.5 Verluste und Wirkungsgrade.- 3.6 Strömungsverhältnisse am Laufrad.- 3.7 Hauptgleichung für Strömungsmaschinen.- 3.8 Minderleistung.- 3.9 Gleich- und Überdruckverfahren.- 3.10 Die spezifische Drehzahl.- 3.11 Wahl des Schaufelwinkel ?2.- 3.12 Saugfähigkeit und Kavitation, Überschallströmung.- 3.13 Einlaufziffer und Schaufelzahl.- 3.14 Achsschub.- 4 Betriebsverhalten der Strömungsmaschine.- 4.1 Die Drosselkurve.- 4.2 Das Kennfeld.- 4.3 Arbeitspunkt und Betriebsverhalten der Arbeitsmaschine.- 4.4 Regelverfahren.- 4.5 Betriebsverhalten der Turbine.- 5 Gebläse und Verdichter.- 5.1 Einführung und Übersicht.- 5.2 Radiale und axiale Maschinen.- 5.3 Gekühlte Verdichter.- 5.4 Gestaltung.- 5.4.1 Radialmaschine.- 5.4.1.1 Laufrad.- 5.4.1.2 Leitorgane.- 5.4.2 Axialmaschine.- 5.5 Bautypen und besondere Einsatzgebiete.- 5.6 Sonderbauarten.- 5.6.1 Schraubenverdichter.- 5.6.2 Rootsgebläse.- 5.6.3 Zellenverdichter.- 5.7 Berechnung des axialen Gitters nach der Tragflügeltheorie.- 5.8 Übungsbeispiel.- 6 Kreiselpumpe.- 6.1 Bauformen, Wirkungsweise und Gestaltung.- 6.2 Übungsbeispiel.- 6.2.1 Ausgangsdaten.- 6.2.2 Bauform und Stufenzahl.- 6.2.3 Leistung und Wellendurchmesser.- 6.2.4 Saugmund.- 6.2.5 Eintrittskante der Laufschaufei.- 6.2.6 Schaufelaustrittskante.- 6.2.7 Gestaltung des Laufrades.- 6.2.8 Entwurf der Laufschaufel.- 6.2.9 Leitorgane.- 6.2.9.1 Schaufelloser Ringraum.- 6.2.9.2 Leitrad.- 6.2.9.3 Rückführrad.- 6.2.9.4 Spiralgehäuse.- 6.2.10 Zusätzliche Auslegungshinweise.- 7 Wasserturbinen.- 7.1 Einführung.- 7.2 Freistrahlturbine.- 7.3. Francisturbine.- 7.4 Kaplanturbine.- 7.5 Vergleichende Betrachtung.- 8 Strömungswandler.- 8.1 Einführung.- 8.2 Der hydrodynamische Dehzahlwandler (hydraulische Kupplung).- 8.3 Der hydrodynamische Momentenwandler (hydraulisches Getriebe).- 8.4 Anwendungen des hydrodynamischen Wandlers.- 8.5 Das Leistungsteilungsgetriebe.- 8.6 Betriebliche Hinweise für Strömungsgetriebe.- 9 Gasturbinen.- 9.1 Der Gasturbinenprozeß — Thermodynamik des Prozesses und Aufbau der Anlage.- 9.1.1 Offener Prozeß.- 9.1.2 Prozeß mit Wärmetauscher.- 9.1.3 Zwischenkühlung und Zwischenerhitzung.- 9.1.4 Geschlossener Prozeß.- 9.2 Bauelemente der Gasturbine.- 9.2.1 Verdichter.- 9.2.2 Brennkammer.- 9.2.3 Turbine.- 9.2.4 Zusammenfassung.- 9.3 Strahlantriebe.- 9.3.1 Strahltriebwerk.- 9.3.2 Schubrohr.- 9.4 Abgasturbolader.- 9.5 Die Gasturbine als Antrieb für Straßenfahrzeuge.- 10 Energieerzeugung.- 10.1 Energieerzeugung im Dampfkraftwerk.- 10.1.1 Der Dampfkraftprozeß.- 10.1.2 Die wichtigsten Baueinheiten.- 10.1.2.1 Kessel.- 10.1.2.2 Kondensator.- 10.1.2.3 Kühlkreislauf.- 10.1.2.4 Wasseraufbereitung.- 10.2 Nutzbarmachung von Kernenergie.- 10.3 Wasserkraftanlagen.- 10.4 Energiebedarf und Spitzenlastdeckung.- 10.5 Kopplung von Erzeugung elektrischer Energie und Wärme.- 11 Die Dampfturbine.- 11.1 Aufbau der Dampfturbine.- 11.2 Beschauflung.- 11.3 Regelung.- 11.4 Anfahren und Abstellen der Turbine.- 11.5 Berechungsbeispiel.- 12 Die Rakete.- 12.1 Einführung.- 12.2 Rechnerische Grundlagen.- 12.3 Flüssigkeitsrakete.- 12.4 Feststoffrakete.- 12.5 Steuerung der Rakete.- 12.6 Raketenflugmechanik.- Tafeln.- Sachwortregister.