TU Dortmund Maschinenbau Fluidtechnik Übung
Werbung
TU Dortmund Maschinenbau Fluidtechnik Übung 1: Übung - Verdrängermaschinen Wintersemester 2016/17 Seite 1 Thermodynamische Zustandsänderungen Gegeben sei der dargestellte Arbeitsraum mit stoffundurchlässigen Wandungen, veränderlichem Volumen und einem Ventil zum Stoffaustausch mit der Umgebung. Ventil Umgebung Arbeitsraum Wandungen Folgende Daten sind gegeben: Luft als ideales Gas mit dem Isentropenexponenten = 1,4 und der Gaskonstante R = 287 J kg-1 K-1. Das minimale Volumen des Arbeitsraumes beträgt Vmin = 1,5 10-3 m3, das maximale Volumen Vmax = 4,5 10-3 m3. Die Luft der Umgebung hat einen Druck von pat = 1 bar bei einer Temperatur von Tat = 293 K. Die Umgebung kann als Reservoir unendlicher Größe aufgefasst werden. Fragen: 1.1 Bestimmen Sie die isobare und isochore Wärmekapazität der Luft. Geben Sie den Zusammenhang zwischen universeller und spezifischer Gaskonstante an. Der Arbeitsraum nimmt zunächst sein maximales Volumen ein. Das Ventil ist geöffnet, so dass die Luft im Arbeitsraum den Umgebungszustand annimmt. Nun wird das Ventil geschlossen und das Volumen auf Vmin reduziert. 1.2 Bestimmen Sie den Zustand der Luft nach Abschluss der Verdichtung, die am System verrichtete Arbeit und die getauschte Wärme des Verdichtungsprozesses, wenn dieser reversibel und (Fall 1) adiabat bzw. (Fall 2) isotherm verläuft. Ein weiterer Fall der Verdichtung verlaufe ebenfalls reversibel. Während der Zustandsänderung wird die Hälfte der unter 1.2 berechneten getauschten Wärme der isothermen Verdichtung an die Umgebung übertragen. 1.3 Bestimmen Sie den Polytropenexponenten dieser Verdichtung. 1.4 Stellen Sie die Zustandsänderungen im beigefügten p-V- und T-s-Diagramm dar. TU Dortmund Maschinenbau Fluidtechnik Übung - Verdrängermaschinen Wintersemester 2016/17 Seite 2 5 4 Druck [bar] 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 Volumen [10-3 m3] 5 bar 470 4 bar 450 430 3 bar 410 Temperatur [K] 390 2 bar 370 350 330 1 bar 310 290 270 250 0 50 100 150 200 250 300 spezifische Entropie [J/kg K] 350 400 450 500
