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Band 7 - Kapitel 12 & 13
Pneumatik/Hydraulik & Wärmetechnik

Pneumatische Systeme arbeiten mit Gas (oft Luft) , hydraulische Systeme mit Flüssigkeiten (z.B. Öl). Hydraulische Stellglieder erzeugen größte Kräfte. Pneumatische Stellglieder werden überall da eingesetzt, wo elektrischer Strom zu gefährlich wäre (Tankstellen) oder nicht zur Verfügung steht. In Kapitel 12 werden analoge hydro-pneumatische Systeme bei laminarer und turbulenter Strömung simuliert:
Pumpen und Kompressoren, Druck- und Strömungs-Teiler, Düse-Prallplatte und Druck-Verstärker, Druck-Regelung.

Das Kapitel 13 behandelt das Thema Wärme: Wärme-Leitung, Konvektion und Wärme-Strahlung. Die Anwendungen reichen von Kühlkörpern über den Treibhaus-Effekt in Gewächshäusern bis zu thermischen Solar-Anlagen. Wie man sie simuliert, erfahren Sie hier.

 

Die Themen zur Penumatik und Hydraulik

  • Analogien zur Mechanik und Elektrik
  • Druck und Leistung: Öl-Motor, Kompressor, Pumpe
  • Druck und Temperatur: Gas-Thermometer
  • Druck in Steige-Leitungen
  • Bernoulli-Gleichung
  • Reynoldszahl: alte und neue Interpretation
  • Hydro-pneumatische Serien- und Parallel-Schaltungen
  • Pneumatische und hydraulische Zeit-Konstanten
  • Pneumatischer Schwingkreis: Befüllung eines Gas-Speichers
  • Laminare Strömung: Hagen-Poiseuille
  • Turbulente Strömung: Druck-Leitung, Blende und Ventil
  • Ventil-Simulation
  • Membran-Antrieb
  • Druck-Teiler (Drossel) und Druck-Folger
  • Düse-Prallplatte
  • Pneumatischer Operations-Verstärker
  • Pneumatischer PID-Regler
  • Druck-Regelung

Warum Sie Kapitel 12 lesen sollten

  1. Hydraulische und pneumatische Systeme sind hochgradig nichtlinear. Damit sind sie mit klassischer Mathematik nicht mehr zu berechnen. Hier zeigt sich, was Simulationen zu leisten vermögen.
  2. Sie erkennen die Ähnlichkeiten und Unterschiede pneumatischer und hydraulischer Systeme zu mechanischen und elektrischen Systemen.
  3. Mit der hier angewendeten Berechnungs-Methode können Sie beliebige nichtlineare Systeme simulieren.

Die Themen zur Wärmetechnik

    • Wärme-Leitung:
    • Spezifische Wärme-Leitfähigkeit und thermischer Widerstand
    • Wärmedurchgangs-Koeffizient und Wärmestrom
    • Heizkosten-Berechnung und Heizkosten-Messung
    • Thermische Reihen- und Parallel-Schaltung: Kühlkörper-Berechnung
    • Wärme-Speicherung: thermische Kapazität und Zeit-Konstante
    • Kühlung durch Konvektion
    • Brauchwasser-Speicher
    • Wärme-Strahlung: Strahlungs-Leistung
    • Der Treibhaus-Effekt
    • Solar-Kollektoren und Kollektor-Leistung
    • thermische Solar-Anlagen
    • Die Amortisation einer thermischen Solar-Anlage
    • Brauchwasser-Solar-Heizung

Warum Sie Kapitel 13 lesen sollten

  1. Alle Energie-Wandler erzeugen Verluste in Form von Wärme. Bei der geforderten Nennleistung dürfen sich die Bauteile eines Systems nicht unzulässig erwärmen. Deshalb gehören thermische Berechnungen zum Grundlagenwissen des Ingenieurs.
  2. Um thermische Systeme zu konzipieren sind meist umfangreiche Berechnungen nötig. Ziel ist es, die erforderliche Heiz- oder Kühl-Leistung mit Bauteilen von geringem Volumen zu erbringen. Dazu sind Simulationen das probate Hilfsmittel.

Inhaltsverzeichnis

Leseproben

Pneumatischer Verstärker
Konvektionskülung
Treibhaus-Effekt
Solarkollektor

Beispiele

Ventil
Isolierglas-Scheibe

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