Jemand hier der echt gut in physik ist? Thema ist thermodynamik?
So aufgabe 7 bereitet mir kopfschmerzen. Ich komme auf die lösung 0,82 kg/s aber die angegebene lösung ist 0,56 kg/s.
Was habe ich etwas übersehen?
3 Antworten
Gegeben ist die Nutzleistung. Die Gestamtleistung beträgt etwa 110 kW und somit der Verlust welcher in Form von Wärme abgegeben wird etwa 35kW. Das Kühlwasser führt diese Wärme bei einer Temp differenz von 15 kelvin ab.
35 294 = x*4180*15 (ohne Einheiten)
nach x auflösen ergibt 0,56
Danke, danke. Auf die 110 kW bin ich auch schon gekommen. Bin aber nicht auf die idee gekommen mit dem verlust zu rechnen.
Zunächst mal enthält die Aufgabe ziemlich viel Blödsinn. Einen Verbrennungsmotor mit 68% Wirkungsgrad gibt es schlichtweg nicht. Bei etwa 42% ist Schluss.
Der nächste Fehler liegt darin, dass nicht die gesamte Verlustleistung übers Kühlwasser abgeführt wird, sondern auch über das heiße Abgas.
Die Faustformel lautet in etwa, dass von der eingesetzten Brennstoffenergie in etwa 1/3 als Nutzleistung an der Kurbelwelle landet, 1/3 im Kühlwasser und 1/3 in den heißen Abgasen.
Seis drum….mit den angegebenen Werten berechnet sich das folgendermaßen:
η = Wirkung/Aufwand = Nutzleistung P_nutz / Brennstoffleistung P_Br
aus η = P_nutz / P_Br folgt:
P_Br = P_nutz / η = 75 kW / 0,68 = 110,3 kW
Verlustleistung P_v = Brennstoffleistung P_Br - Nutzleistung P_nutz
P_v = 110,3 kW - 75 kW = 35,3 kW
Diese Verlustleistung muss über das Kühlwasser abgeführt werden:
P_v = Q_punkt = 35,3 kW
Q_punkt = m_punkt * c * ΔT
daraus folgt:
m_punkt = Q_punkt / (c * ΔT) = 35,3 kW / (4,18 kJ/kg*K * 15 K) = 35,3 kJ/s / 62,7 kJ/kg = 0,563 kg/s
Das mit dem Wirkungsgrad hast du nicht richtig überdacht. Ein Wirkungsgrad von 68% bedeutet, das 68% der Energie genutzt werden können und die übrigen 32% "verloren gehen", hier eben in Form von Wärmeenergie. Die benötigte Kühlwassermenge berechnest du also nicht über die Nutzleistung sondern über die Verlustleistung.
η = Pnutz / Pzu <=> Pzu = Pnutz / η
Pverlust = Pzu - Pnutz
Und dann rechnest du weiter, mit der Formel, die du vorher auch benutzt hast.
Pverlust = c(H2O) · ΔT · mpunkt
Danke. Ja sieht so aus als hätte ich den punkt mit dem verbrennungsmotor und dem zusammenhängenden wirkungsgrad nicht verstanden. Danke für diese erläuterung :)