Thermodynamische Aufgabe zum Kreisprozess lösbar?
In Vorbereitung auf meine Prüfung rechne ich aktuelle Aufgaben zur Thermodynamik. Ich entschuldige mich vorab, dass hier teilweise immer die gleichen Leute antworten müssen, ich habe aber echt viele Aufgaben zur Verfügung und leider hapert es immer hier und da:
Zur Aufgabe:
Mit 850 kg/h N, wird folgender Kreisprozess durchgeführt: Von einem Ausgangszustand von 1.6 bar und 24 °C wird das Gas dreistufig reversibel adiabat und mit isobarer Zwischenkühlung auf die Ausgangstemperatur verdichtet. Dann isobar auf eine Temperatur von 900°C aufgeheizt. Anschließend wird das Gas reversibel adiabat auf 2.1 bar und 204 °C entspannt und abschließend isobar auf die ‚Ausgangstemperatur abgekühlt.
Man soll nur Stoffwerte aus der Aufgabenstellung, dem Prüfungspaket und den Angaben in den Unteraufgaben verwenden. Keine eigenen Ergebnisse aus anderen Unteraufgaben! (Alle Prozessschritte sind reversibel und Stickstoff kann als ideales Gasangenommen werden.)
geg:
P7 = 45.4 bar
P5 = 14.4 bar
und somit auch m´= 850 kg/h N2
cp für Stickstoff übrigens 1,039 kJ/kg und Gaskonstante 297 J/kgK falls wichtig
a.) In Aufgabe a) ist der Druck p2 in bar gefragt. Ich blicke jedoch nicht ganz durch, wann genau welche Stufe erreicht ist. Gibt es mit der dreistufigen Verdichtung, dann quasi 7 Stufen? und wie errechnet sich der Druck p2?
b.) In b) ist die Temperatur 6 gefragt.
c.) Berechnen Sie das spezifische Volumen, v1 in m’/kg
d.) Berechnen Sie die spezifische Entropie, s8 in kJ/(kgK)
e.) Berechnen Sie den zugeführten Wärmestrom der Zustandsänderung 6->7,
Q´6->7 in kj/h
T6 ist hier zu 407°C
Zur Info: Ich hatte schon überall Ergebnisse eingetragen, habe jedoch keine Rechenwege dazu. Sofern es hilft aber hier meine Lösungen:
a) 4,88 bar
b) 408,44°C
c) 0,55 m3/kg
d) 0,363 kJ/kgK
c) 435392,95 kJ/h
Vorab vielen Dank für jegliche Hilfe. LG
2 Antworten
Ich entschuldige mich vorab, dass hier teilweise immer die gleichen Leute antworten müssen,
So viele gibts hier im Forum und auch allgemein nicht, die sich an die technische Thermodynamik rantrauen. Für die meisten, die das im Grundstudium machen mussten, war das neben Mathe das zweite Horrorfach. Eine zeitlang war ich der einzige Forumsexperte für Thermodynamik. Der ist mir aber wieder entzogen worden, weil ich vermutlich keine 10 "hilfreichste Antworten" innerhalb von 12 Monaten gekriegt habe.
Mit 850 kg/h N
Sicher? Nicht etwa N2?
a) 4,88 bar
Wie kommst du darauf? Ich habe p2 = 9,92 bar rausgekriegt. Kennst du auch das korrekte Ergebnis?
Wie bist du bei der Berechnung denn vorgegangen?
Zunächst mal habe ich den Isentropenexponenten kappa überprüft. Der ist bei einem 2-atomigen Gas normalerweise 1,4, aber ich wollte es genau wissen:
cp = cv + R
cv = cp - R
κ = cp / cv = cp / (cp - R) = 1,039 / (1,039 - 0,297) = 1,40
Wir können also mit dem Isentropenexponenten κ = 1,4 bei reversiblen Zustandsänderungen rechnen.
Vorwärts gehts nicht, da dazu Angaben fehlen. Um einen vierten Wert zu ermitteln, braucht man 3 bekannte Werte. Die finden wir in den Angaben:
Dann isobar auf eine Temperatur von 900°C aufgeheizt. Anschließend wird das Gas reversibel adiabat auf 2.1 bar und 204 °C entspannt
Ich rechne es rückwärts, also gilt für die isentrope Verdichtung ( da adiabat und reversibel):
p2 / p3 = (T2/T3)^(κ/(κ-1))
p2 = 2,1 bar * [(900 + 273,15) / (204 + 273,15) ]^(1,4/0,4) = 9,92 bar
Ich kann leider nicht erkennen, welche Zustand welcher laufenden Nummer zugeordnet ist.
achso ich meinte eigentlich auch N2.
Die 4,88 bar müssen nicht stimmen, das waren alles alte Ergebnisse von mir, können theoretisch alle falsch sein. Wie bist du bei der Berechnung denn vorgegangen?
Nach diesem ersten adiabatisch/isobaren Schritt erhalte ich einen Druck von 48.94bar, ebenfalls rückwärts gerechnet.
Bin absolut kein Thermodynamik-Experte, verstehe hier auch Verschiedenes nicht: Am Ende des Aufgabentextes steht: "Anschließend wird das Gas reversibel adiabat auf 2.1 bar und 204°C entspannt und abschließend isobar auf die ‚Ausgangstemperatur abgekühlt."
Zu Beginn aber steht, dass der Ausgangszustand bei 1.6bar und 24°C liege. Ist da am Ende noch ein isothermer Schritt? Und was ist mit den gegebenen Drücken P7 und P5? Ist das der vollständige Aufgabentext?
achso danke sehr, jetzt verstehe ich. Aber für die anderen Teilaufgaben fehlen gefühlt werte oder wie würdest du da vorgehen?