Wie löse ich diese Aufgabe in der Thermodynamik, bezogen auf spezifische Arbeit und der maximal gewinnbaren Leistung?

Hallo zusammen,

ich studiere aktuell Maschinenbau und belege gerade das Modul Technische Thermodynamik.

Dabei habe ich folgende Aufgabe(n):

"

Im Windpark in Tönisvorst stehen Windturbinen mit einer Nabenhöhe von 135 m und einer Flügellänge von 63,5 m. Der Leistungskoeffizient e, also das Verhältnis von der elektrischen Leistung der Turbine zu der maximal von dem Wind auf die Turbine übertragbaren Leistung beträgt 45%.

Die mittlere Windgeschwindigkeit soll 6 m/s betragen.

a. Skizzieren Sie das System.

b. Wie groß ist die spezifische Arbeit die der Wind maximal übertragen kann, wenn der Wind durch die Turbine vollständig abgebremst werden könnte?

Die Zustandsänderung soll als adiabat und reibungsfrei angenommen werden.

c. Wie groß ist die maximal gewinnbare Leistung?

d. Wie groß ist die elektrische Leistung unter Berücksichtigung des Leistungskoeffizienten?

e. Wieviel elektrische Energie kann eine Windturbine in einem Jahr (8760 h) bereitstellen?

f. Wie viele Haushalte mit einem durchschnittlichen jährlichen Strombedarf von 3000 kWh können von dieser Turbine versorgt werden?

Luft darf als ideales Gas mit einer individuellen Gaskonstante von R=287 J/kg K angenommen werden. Der Luftdruck beträgt 1,013 bar, die Temperatur 15 °C.

"

Kann mir jemand bei der Bearbeitung helfen? Natürlich möchte ich keinen kompletten Lösungsweg mit Ergebnissen, mich würde es einfach nur freuen wenn mir jemand Ansätze liefern könnte. Vorab also Danke für jegliche Hilfe. LG

Temperatur, Leistung, Strom, Energie, Kraft, Elektrotechnik, Spannung, Elektrizität, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physiker, Thermodynamik, Wärmelehre, Wirkungsgrad
Gibt es geplante Obsoleszenz?

Ist das da der Beweis, dass es sowas wirklich gibt? Die haben da scheinbar eine Zener-Diode mit 3 Ohm Vor-Widerstand eingebaut, so dass die Zener-Diode nach einiger Zeit durch die unnötige Wärme kaputt gegangen ist... dieselbe Schaltung mit 47 Ohm Vor-Widerstand hätte länger gehalten und auch (bis zum Versagen) gut funktioniert... normal (aus meiner Hobby-Bastler Sicht) ist jedoch eine völlig andere Schaltung, bei der ein noch viel viel geringerer Strom durch eine Spezial-Zener-Diode ließt (um nämlich den Strom durch einen Transistor regulieren zu können...)... Oder gleich ein passender LDO (ebenfalls mit geringem Eigenbedarf)...

Bei den Glühbirnen soll es ja eine Verschwörungstheorie sein...

Ist das in dem Film vielleicht nur ein Fehler in der Produktion? Die wollten vllt 30 Ohm verwenden und haben die falsche Rolle aus dem Lager bekommen (das ist mir mal passiert... 1A Sicherungen statt 100mA...)...

Kann man den Hersteller wegen des gemeinen Fehlers iwi haftbar machen?

Ja, ... (nämlich:???) 50%
Sonstiges... (nämlich:???) 29%
Nein, ... (nämlich:???) 14%
Ja, manchmal... 7%
Ja, das lernen die Ingeniöre alle so... 0%
Ja, aber nicht für Bundeswehr&Ärzte... 0%
Nein, wäre (straf/zivil)rechtlich verboten... 0%
Schadensersatz, Betrug, Elektronik, kaputt, Elektrotechnik, Elektroniker, Sachbeschädigung, Absicht, geplante Obsoleszenz
Ist Schnelladen und auf 100% Laden tatsächlich noch schädlich für moderne Akkus?

Besonders bezogen auf E-Autos in diesem Falle wobei lässt sich ja allgemein beantworten, die Technologie der Akkus ist ja eigentlich überall gleich. Ich lese immer alle möglichen Antworten und Meinungen dazu.

Wie kann es sein, dass es dazu keine einheitliche Antwort gibt? Lithium Ionen Akkus gibt es seit 1985. Da müsste man doch inzwischen wissen was da nun wirklich Fakt ist oder nicht? Lässt sich doch ganz simpel doch Langzeitstudien über ein paar Jahre herausfinden. Was bestimmt auch schon mehrfach geschehen ist.

Also wie kann es da immernoch sein, dass geschätzt 50% aller Menschen behaupten Schnellladen ist schädlich und Volladen sowie komplettes Entladen ist ebenfalls schädlich für den Akku und 50% behaupten Schnellladen ist nicht schädlich das ist ein lang haltender Mythos sowie das volle Laden auf 100% ist auch nicht schädlich.

Ich hab da keine Ahnung von aber alleine dadurch das es die Technologie des Schnellladens gibt, sollte es doch nicht allzu bis gar nicht schädlich für den Akku sein. Genau so wie das Laden auf nur 80% bis minimal 20%. Warum sollte es einem Akku schaden, über 80% zu laden und unter 20% zu entladen?? Somit bleiben mir ja 40% weniger Nutzung des Akkus bzw des Gerätes übrig. Wenn das so schädlich ist, dann sollte es doch gar nicht möglich sein einen auf 100% zu laden und komplett zu entladen. Können sich Geräte doch einfach bei 20% direkt abstellen und bei 80% aufhören zu laden. Warum sollten Akkus so gebaut werden wenn das alles so schädlich sein sollte? Und wieso behaupten so viele die sich auch sehr gut auskennen, dass es alles gar nicht schädlich ist?

Computer, Handy, Akku, Auto, KFZ, Technik, Elektronik, Chemie, Batterie, Elektrik, Ladegerät, Elektrotechnik, Elektrizität, Elektro, Elektroauto, Physik, Laptop
Warum wird der Strom"verbrauch" in kWh, anstatt in MJ angegeben?

Ok, die im internationalem Einheitensystem festgelegte Einheit für die Arbeit ist das Joule [J]. Nun gibt es verschiedene Arten, Arbeit mathematisch zu beschreiben. (je nachdem welche Art von Energie umgewandelt wird.) Aus elektrischer Sicht ist die Arbeit das Produkt aus Leistung P in Watt [W] und Zeit t in Sekunden [s]. Also:

W = P * t

1J = 1 Ws

Ein Joule elektrischer Arbeit ist also das gleiche wie eine Wattsekunde.

Eine Kilowattstunde [kWh] ist aber auch nichts anderes als ein Produkt aus Leistung und Zeit. "Kilo" ist ein Präfix und bedeutet 1000, Watt [W] ist die Leistung und Stunde [h] die Zeit.

Wenn sich die Kilowattstunde also aus Leistung und Zeit zusammensetzt, und darüber hinaus die elektrische Arbeit beschreibt, warum verwenden wir dann nicht die "korrekte" international dafür vorgesehene Einheit der Arbeit (also das Joule) als Basis?

Letztlich ist eine Kilowattstunde nichts Anderes, als 3,6 Megajoule, bzw. ein Megajoule ist nichts anderes, als 0,278 Kilowattstunden.

Ich weiß, dass das eine rein theoretische Überlegung ist. Niemand wird anfangen neue Stromzähler herzustellen und überall auszutauschen. Meine Frage ist eher: Warum haben wir, als es mit der Elektrizität losging, überhaupt mit der Kilowattstunde angefangen, anstatt gleich in Megajoule zu rechnen?

Arbeit, Strom, Elektrotechnik, Stromverbrauch, Elektrizität, Stromrechnung, Einheiten, Einheitenumrechnung
Wie löse ich diese Thermodynamik-Aufgabe bezogen auf spezifische Arbeit(Wasserkraftwerk in Essen Kettwig)?

Hallo zusammen,

ich studiere aktuell Maschinenbau und belege gerade das Modul Technische Thermodynamik.

Dabei habe ich folgende Aufgabe(n):

"

Am Stausee der Ruhr in Essen Kettwig wird die Ruhr auf eine Höhe von 5m aufgestaut. Der jahresgemittelte Durchfluss der Ruhr beträgt ca. 72 m³/s. Die bei geringen Höhenunterschieden häufig eingesetzten Kaplan-Turbinen erreichen einen Wirkungsgrad von ca. n=85%.

a. Skizzieren Sie das System.

b. Wie groß ist die maximal gewinnbare spezifische Arbeit w12ideal an der beschriebenen Staustufe, wenn die Geschwindigkeitsänderung des Flusses vernachlässig werden kann, die Turbine adiabat und reibungsfrei betrieben werden könnte und das Wasser seine Temperatur nicht ändert.

c. Wie groß ist die spezifische Arbeit w12, wenn der angegebene Wirkungsgrad zugrunde gelegt wird?

d. Wie groß ist die durchschnittlich erzielbare Leistung der Turbine?

e. Wieviel elektrische Energie kann diese Turbine in einem Jahr (8760 h) bereitstellen?

f. Wieviele Haushalte mit einem durchschnittlichen jährlichen Strombedarf von 3000 kWh können von dem Kraftwerk versorgt werden?

Wasser darf als ideale Flüssigkeit mit einer Dichte von 998 kg/m³ angenommen werden.

"

Kann mir jemand bei der Bearbeitung helfen? Da ich leider wirklich gar nichts verstehe, aber trotzdem gerne die Aufgabe bearbeiten möchte. Natürlich möchte ich keinen kompletten Lösungsweg mit Ergebnissen, mich würde es einfach nur freuen wenn mir jemand Ansätze liefern könnte. Vorab also Danke für jegliche Hilfe. LG

Wasser, Temperatur, Leistung, Strom, Energie, Kraft, Elektrotechnik, Wärme, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physiker, Thermodynamik, Wärmelehre, Wirkungsgrad

Meistgelesene Fragen zum Thema Elektrotechnik