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):

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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.

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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
Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen Physik?

Die Aufgabe lautet:

Ein Motorradfahrer fährt in der Ebene 1 km mit 60 km/h. Nun kommt ein steiler, kurvenreicher Berg mit einer 1 km langen Steigung, die er nur mit 30 km/h bewältigen kann. Wie schnell müsste er nach dem Gipfel ein 1 km langes Gefälle herunterfahren, um eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 60 km/h halten zu können? (Die Geschwindigkeitswechsel seien als plötzlich angenommen.) Begründe Deine Antwort!

a) 75 km/h b) 90km/h c) 120km/h d) unendlich schnell

Der Lehrer meint 90km/h weil (60+90+30)/3=60km/h

Das ergibt für mich keinen Sinn, denn die Durchschnittsgeschwindigkeit wird ja berechnet, indem man die Gesamtstrecke durch die benötigte Zeit teilt. Im ersten Abschnitt braucht er 60s, im zweiten 120s. Soll er durchschnittlich 60km/h fahren, darf er für die Gesamtstrecke 180s brauchen. Die hat er ja aber schon nach den ersten zwei Abschnitten ausgeschöpft. Also müsste er im dritten Abschnitt unendlich schnell sein, damit die Zeit bei 180s bleibt. Wäre er im dritten Abschnitt 90km/h schnell, würde er in diesem Teil weitere 40s brauchen. Damit insgesamt für alle 3 Abschnitte 220s. Rechnet man dann die Durchschnittsgeschwindigkeit aus: 3000m/220s= 13,3636m/s = 49,09km/h.

Wo liegt mein Denkfehler oder gibt es keinen?

Im Anhang nochmal die Rechnungen, die meine These stützen sollen.

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Bewegung, Schule, Mathematik, Geschwindigkeit, Logik, Physik, Physiker

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