VorlesungsfragenThermodynamik

Fragen zur Vorlesung Thermodynamik

Verstndnisfrage:

1. Vorlesung

Bei einem Otto-Motor wird zunchst ein Brennstoff / LuftGemisch in den Zylinder gesaugt, verdichtet und gezndet. Bei der Entspannung der heien Verbrennungsprodukte wird Arbeit gewonnen. Anschlieend wird das Abgas aus dem Zylinder geschoben, ehe wieder neues Brennstoff / Luft-Gemisch angesaugt wird. Bei einer Kreiselpumpe wird Wasser durch den Saugstutzen angesaugt und im Laufrad beschleunigt. Im anschlieenden Spiralgehuse wird das Wasser abgebremst und Druck wird aufgebaut, ehe das Wasser die Pumpe durch den Druckstutzen wieder verlsst. Handelt es sich bei den Prozessen um stationre Prozesse?

Antworten: A: B: C: D: Ja, bei Otto-Motor und Kreiselpumpe Nein, weder beim Otto-Motor noch bei der Kreiselpumpe Beim Otto-Motor nein, bei der Kreiselpumpe ja Beim Otto-Motor ja, bei der Kreiselpumpe nein

1


Verstndnisfrage:

2. Vorlesung

Angewandt auf ein ideales Gas liefert die kinetische Gastheorie fr den Druck die Beziehung

p = Rm T m =

2m * 2 N c . 3 2 V

Die Masse m* der Molekle kann aber sehr unterschiedlich sein (z.B. MO2 16 MH2). Welche Konsequenzen ergeben sich bei konstanter Temperatur aus Unterschieden in der Masse der betrachteten Molekle?

Antworten: A: Der Druck hngt nicht von der Masse der Molekle ab, weil die mittlere Geschwindigkeit umgekehrt proportional zur Wurzel von m* ist. B: Bei schwereren Moleklen ist die Zahl N der Molekle pro Volumenelement V geringer, so dass der Term [m* N / V] bei gleichem Druck immer den gleichen Wert ergibt. C: Bei schwereren Moleklen ist der Druck bei gleicher molarer Dichte m hher. D: Der Druck ist fr alle Gase gleich, m* ist eine Konstante und hat nichts mit der Molmasse zu tun.2


Verstndnisfrage: Fr ideale Gase gilt

3. Vorlesung

p=

m R T = R T . V

Der Behlter 1 sei mit Wasserstoff (MH2 2 g/mol) mit einer Dichte von 1 kg/m3 gefllt, der Behlter 2 mit Sauerstoff (MO2 32 g/mol) mit einer Dichte von 1 kg/m3. Die Temperatur beider Behlter sei gleich. Ist auch der Druck in beiden Behltern gleich?

Antworten: A: Der Druck in Behlter 1 ist um den Faktor 16 grer, weil die Substanzmenge pro Volumen grer ist. B: Der Druck ist unabhngig von der Gasart und ist darum bei gleicher Dichte in beiden Behltern gleich. C: Der Druck in Behlter 1 ist geringer, weil die Molekle leichter sind. D: Der Druck in Behlter 1 ist um den Faktor 16 kleiner, weil die spezifische Gaskonstante von Wasserstoff kleiner ist.

3


Vorlesungsfrage:

3. Vorlesung

Eine gefllte Taucherflasche enthlt 10 l Luft bei einem Druck von 200 bar und einer Temperatur von 20 C. Luft kann nherungsweise als ideales Gas mit einer Molmasse von MLuft = 28,96 g/mol betrachtet werden. Wie gro ist die Masse der Luft in der Taucherflasche?

4


Vorlesungsfrage:

4. Vorlesung

In den Mantel eines nach auen adiabaten Thermosbehlters werden 500 g Wasser mit einer Temperatur von 90 C und einer spezifischen Wrmekapazitt von cWasser = 4,2 kJ/(kg K) gefllt. Im innen gelegenen, zu thermostatisierenden Teil des Behlters befinden sich 300 g einer Flssigkeit mit einer Temperatur von 20 C und einer Wrmekapazitt von cFlssigkeit = 3,8 kJ/(kg K). Die Wrmekapazitt des Behlters kann vernachlssigt werden. Welche Temperatur stellt sich ein, wenn alle thermischen Ausgleichsprozesse abgeschlossen sind?

5


Verstndnisfrage:

5. Vorlesung

Hufig finden sich in Tabellenwerken mittlere Wrmekapazitten fr Temperaturbereiche von einer Bezugstemperatur To bis zu den gesuchten Temperaturen Ti. In Anwendungen2 werden dann in der Regel mittlere Wrmekapazitten c p T1 fr T

einen Temperaturbereich T1 bis T2 bentigt. Wie berechnet man diese Werte aus den Tabellenwerten (fr das ideale Gas, bzw. bei realen Gasen fr den entsprechenden Druck)?

Antworten:c p T2 T1 = c p T1 + c p T2 T To o

A: B:

2

c p T2 = c p T1 c p T2 T T T1o o

C:

c p T2 T1

=

c p T2 (T2 To ) c p T1 (T1 To ) T To o

T2 T1 c p T2 (T2 To ) + c p T1 (T1 To ) T To o

D:

c p T2 = T1

T2 T1

6


Vorlesungsfrage:

6. Vorlesung

In der Verdichterstation einer Gaspipeline wird Erdgas nherungsweise reversibel adiabat vom Druck p1 = 25 bar auf p2 = 80 bar verdichtet. Das Gas tritt mit einer Temperatur von 15 C in den Verdichter ein. Erdgas kann vereinfachend als Methan mit einer Molmasse von 16 g/mol, einem Isentropenexponenten o = 1,305 und einer Wrmekapazitt von cpo = 2,23 kJ/(kg K) betrachtet werden. Mit welcher Temperatur verlsst das Gas den Verdichter? Wie gro ist der Massenstrom des Gases, wenn die Antriebsleistung des Verdichters 10 MW betrgt?

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Verstndnisfrage:

7. Vorlesung

Bei welchem der folgenden vier Prozesse kann die Entropie eines Systems abnehmen und warum verstt der Prozess trotzdem nicht gegen die Aussagen des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik?

Antworten: A: Bei einem Prozess, bei dem ein Gemisch seinen Zustand ndert der 2. Hauptsatz der Thermodynamik gilt nur fr reine Stoffe. B: Bei einem reversibel adiabaten Prozess. Real gibt es keine reversiblen Prozesse, darum verstt diese Aussage auch nicht gegen den 2. Hauptsatz. C: Bei einem realen Prozess mit Wrmezufuhr. Die Entropie der Umgebung nimmt dann ab, so dass global betrachtet der 2. Hauptsatz erfllt wird. D: Bei einem realen Prozess mit Wrmeabfuhr. Die Entropie der Umgebung nimmt dann zu, so dass global betrachtet der 2. Hauptsatz erfllt wird.

8


Verstndnisfrage:

8. Vorlesung

Geht man davon aus, dass der Exergiegehalt der zugefhrten Wrme auch in der Praxis einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad eines Kraftwerks hat, dann msste der Wirkungsgrad eines Kraftwerks auch von der Umgebungstemperatur abhngen. Stimmt das?

Antworten: A: Ja, der Wirkungsgrad eines Kraftwerks ist bei niedrigen Umgebungstemperaturen hher. Allerdings muss als Umgebungstemperatur die Temperatur der Wrmesenke, des verwendeten Khlwassers, betrachtet werden. B: Ja, der Wirkungsgrad eines Kraftwerks ist bei niedrigen Umgebungstemperaturen hher. Als Umgebungstemperatur muss die Temperatur der Luft betrachtet werden. C: Nein, weder Umgebungs- noch Khlwassertemperatur haben einen Einfluss. Von Bedeutung ist nur die Temperatur, bei der die Wrme zugefhrt wird. D: Der Wirkungsgrad eines Kraftwerks hngt primr von den Strmungsverlusten in den Turbinen ab. Temperaturniveaus spielen kaum eine Rolle.

9


Verstndnisfrage:

8. Vorlesung

Fr die Dissipation gilt Pdiss = m T sirr ; fr den Exergieverlust gilt EV = m Ta sirr . In einer Turbine wird das eintretende heie Gas von Stufe zu Stufe weiter entspannt und khlt sich dabei Schritt fr Schritt weiter ab. Wo mssen Irreversibilitten so weit wie mglich vermieden werden, die Beschaufelung der Turbine besonders sorgfltig ausgelegt werden? Antworten: A: Irreversibilitten mssen in allen Stufen gleichermaen vermieden werden, die Temperatur hat keinen Einfluss auf den damit verbundenen Exergieverlust. Irreversibilitten am Eintritt (bei hoher Temperatur) mssen besonders sorgfltig vermieden werden, weil sie sich durch alle folgenden Stufen fortsetzen. Irreversibilitten in den letzten Stufen mssen besonders sorgfltig vermieden werden, weil sich dadurch die Temperatur der Abgase erhht. Irreversibilitten in den letzten Stufen mssen besonders sorgfltig vermieden werden, weil Dissipation bei niedriger Temperatur einen greren Exergieverlust mit sich bringt. Ein Teil der in den ersten Stufen dissipierten Energie kann in den folgenden Stufen noch genutzt werden, weil sich dadurch die Eintrittstemperaturen in den folgenden Stufen erhhen.

B:

C:

D:

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Vorlesungsfrage:

9. Vorlesung

In der Verdichterstation einer Gaspipeline wird Erdgas adiabat vom Druck p1 = 25 bar auf p2 = 80 bar verdichtet. Der isentrope Wirkungsgrad des Verdichters betrgt sV = 0,91. Das Gas tritt mit einer Temperatur von 15 C in den Verdichter ein. Erdgas kann vereinfachend als Methan mit einer Molmasse von 16 g/mol, einem Isentropenexponenten o = 1,305 und einer Wrmekapazitt von cpo = 2,23 kJ/(kg K) betrachtet werden. Mit welcher Temperatur verlsst das Gas den Verdichter?

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Verstndnisfrage:

10. Vorlesung

In einem wissenschaftlichen Artikel wird behauptet, dass man durch Wrmezufuhr an eine siedende Flssigkeit bei konstantem Volumen den kritischen Punkt erreichen knne. Was verschweigen die Autoren?

Antworten: A: B: C: D: Das in dem Versuchsbehlter eine chemische Reaktion stattgefunden haben muss. Das sich ber der siedenden Flssigkeit ein Volumen mit gesttigter Gasphase befand. Das die Flssigkeit nicht wirklich im Siedezustand sondern im homogenen Zustandsgebiet vorlag. Das die Wrme in Wirklichkeit nicht zu- sondern abgefhrt wurde.

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Vorlesungsfrage:

10. Vorlesung

Im isentropen Fall (Vergleichsprozess) endet die Entspannung in einer Flssigkeitsturbine bei einem Druck von p2 = 0,05 bar und einer Entropie von s2s = 0,7 kJ/(kg K). Wie gro sind in diesem Zustandspunkt Dampfgehalt x2s und Enthalpie h2s?

Stoffdaten Wasser: ps = 0,05 bar Siedende Flssigkeit: h = 137,77 kJ/kg Gesttigter Dampf: Ts = 306,0 K s = 0,4763 kJ/(kg K)

h = 2560,77 kJ/kg s = 8,3939 kJ/(kg K)

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Verstndnisfrage:

11. Vorlesung

Von allen praktisch relevanten Stoffen ist Wasser der einzige, bei dem die Volumendifferenz v++ v+ negativ ist (die Dichte von Eis ist kleiner als die von Wasser, Eisberge schwimmen). Welche Auswirkung hat das auf das Phasengleichgewicht Wasser / Eis?

Antworten: A: B: Die Schmelzdruckkurve von Wasser verluft senkrecht, die Schmelztemperatur hngt nicht vom Druck ab. Die Schmelzenthalpie von Wasser ist negativ, Eis gibt beim Schmelzen Wrme ab. Die Steigung der Schmelzdruckkurve wird damit wieder positiv. Die Steigung der Schmelzdruckkurve von Wasser ist negativ, die Schmelztemperatur fllt bei zunehmendem Druck. Fr Wasser gelten die bei der Herleitung der Gleichungen von Clausius-Clapeyron gemachten Annahmen nicht. Rckschlsse auf das Phasengleichgewicht sind darum nicht zulssig.

C:

D:

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Verstndnisfrage:

12. Vorlesung

Aus modernen Fundamentalgleichungen lassen sich auch Enthalpien von siedender Flssigkeit und gesttigtem Dampf berechnen. Aber wie?

Antworten: A: Siede- und Taudichte mssen aus Hilfsgleichungen berechnet werden. Dann werden die dazugehrigen Enthalpien als Funktion der Temperatur und der entsprechenden Dichte berechnet. Die Enthalpien auf Siede- und Taudichte sind nur eine Funktion der Temperatur und knnen direkt aus der Gleichung (ohne Vorgabe von Dichten) berechnet werden. Siede- und Taudichte knnen durch iterative Lsung der Phasengleichgewichtsbedingung g(T,) = g(T,) berechnet werden. Dann werden die dazugehrigen Enthalpien als Funktion der Temperatur und der entsprechenden Dichte berechnet. Abgeleitete Gren auf der Phasengrenze knnen auch aus Fundamentalgleichungen nicht berechnet werden.

B:

C:

D:

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Verstndnisfrage:

13. Vorlesung

Bei realen geschlossenen Gasturbinenprozessen treten sowohl im Verdichter als auch in der Entspannungsturbine Verluste auf. Wie wirken sich diese Verluste (im Vergleich zum reversiblen Prozess) auf die Austrittstemperaturen von Verdichter und Entspannungsturbine aus?

Antworten: A: Die Austritttemperatur des Verdichters steigt, weil dem Verdichter mehr Arbeit zugefhrt werden muss. Die der Entspannungsturbine sinkt, weil weniger Arbeit abgefhrt werden kann. Die Austritttemperatur des Verdichters sinkt, weil die Energiezufuhr weniger effektiv ist. Die der Entspannungsturbine steigt, weil die Enthalpie der heien Verbrennungsgase weniger effektiv genutzt werden kann. Beide Temperaturen sinken, weil weniger Leistung zu bzw. abgefhrt wird. Beide Temperaturen steigen. Im Verdichter muss mehr Leistung zugefhrt werden, um den vorgegebenen Austrittsdruck zu erreichen. In der Turbine kann den heien Abgasen weniger Energie entzogen werden.

B:

C: D:

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Verstndnisfrage:

14. Vorlesung

Die Entspannung von Dampf in der Niederdruckturbine eines Kraftwerks endet im isentropen Fall bei einem Druck von 0,006 MPa und einer Entropie von 7,54818 kJ/(kg K). Wie gro ist die Enthalpie an dieser Stelle?

Stoffdaten von Wasser: T/K 280,00 290,00 300,00 309,31 309,31 310,00 320,00 330,00 p/MPa 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006

/(kgm3)999,86 998,76 996,51 993,59 0,042135 0,042039 0,040708 0,039461

h/(kJ/kg) 28,801 70,733 112,57 151,48 2566,6 2568,0 2587,1 2606,1

s/(kJ/(kgK)) 0,10412 0,25126 0,39309 0,52082 8,3290 8,3333 8,3940 8,4525

Antworten: A: B: C: D: 2325 kJ / kg 150 kJ / kg 2566,6 kJ / kg 2568 kJ / kg

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Verstndnisfrage:

15. Vorlesung

Wird der Prozess des Stirlingmotors umgekehrt, ergibt sich der Prozess der Gaskltemaschine. Muss die Maschine dazu tatschlich andersherum laufen?

Antworten: A: Nein. Nach wie vor wird auf der gleichen Seite Wrme aufgenommen (isotherme Expansion) und auf der gleichen Seite Wrme abgegeben (isotherme Kompression). Nur das Temperaturniveau der Wrmezufuhr wird unter das der Wrmeabgabe gesenkt. Nein. Nur die Seiten, auf denen Wrme zu- bzw. abgefhrt wird, werden vertauscht. Ja, damit die Seiten, auf denen Wrme zu- bzw. abgefhrt wird, vertauscht werden knnen. Ja. Damit bei der niedrigen Temperatur Wrme aufgenommen und bei der hohen Temperatur Wrme abgegeben werden kann, muss die Reihenfolge von Expansion und Kompression vertauscht werden. Die Maschine muss anders herum laufen.

B: C: D:

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Vorlesungsfrage:

16. Vorlesung

Ein Khlschrank arbeitet mit dem Kltemittel R134a. Im Kompressor wird irreversibel adiabat eine technische Arbeit von wt12 = 20 kJ/kg zugefhrt. Die Expansion in der Drossel endet bei einer Temperatur von 277 K und einem Dampfgehalt von x4 = 0,1856. Die Verdampfung endet auf der Taulinie. Bei 277 K betrgt die Enthalpie auf der Siedelinie h= 205,19 kJ/kg und die Enthalpie auf der Taulinie h= 400,83 kJ/kg. Wie gro ist die Leistungszahl der Kltemaschine? Wie gro ist die Klteleistung, wenn der Massenstrom des Kltemittels 10 g/s betrgt?

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Verstndnisfrage:

17. Vorlesung

Strmungsprozesse lassen sich in einem h,s-Diagramm darstellen. Bei welchen Strmungsprozessen lassen sich dabei Zustnde links vom Ausgangszustand (s2 < s1) erreichen?

Antworten: A: Nie. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik verbietet Strmungsprozesse, bei denen die Entropie in Strmungsrichtung abnimmt. Bei reversibel adiabaten beschleunigten Strmungen mit Druckanstieg. Bei jeder reversibel adiabaten Strmung, wenn nur Druckund Geschwindigkeitsgradient in der Strmung in geeigneter Form auf einander abgestimmt werden. Bei reversiblen und irreversiblen Strmungen mit Wrmeabfuhr, wenn die abgefhrte Wrmemenge betragsmig grer ist als die in der Strmung auftretende Dissipation.

B: C:

D:

20


Verstndnisfrage:

18. Vorlesung

In technischen Anwendungen werden statt molarer Konzentrationsmae und molarer Zustandsgren hufig spezifische Zustandsgren und Massenbrche verwendet. Knnen die Molenbrche in den Mischungsregeln fr ideale Gase in einem solchen Fall durch Massenbrche ersetzt werden?

Antworten: A: Ja, bei idealen Gasen sind die Unterschiede zwischen Molenbrchen und Massenbrchen in der Regel vernachlssigbar. Ja, aber nur bei binren Gemischen, weil bei binren Gemischen Molen- und Massenbruch identisch sind. Nein. Der Unterschied zwischen Molen- und Massenbrchen hngt allein vom Unterschied in den Molmassen der Komponenten ab und nicht davon, ob es sich um ideale oder reale Gase, binre oder MultikomponentenGemische handelt. Nein. Bei idealen Gasen sind die Unterschiede zwischen Molen- und Massenbrchen zwar gering, aber trotzdem nicht vernachlssigbar.

B: C:

D:

21


Verstndnisfrage:

19. Vorlesung

Fr viele technische Anwendungen wird die Dichte feuchter Luft bentigt. Kann auch die Dichte feuchter Luft wie das spezifische Volumen einfach aus dem Anteil der trockenen Luft und des Wassers zusammengesetzt werden?

Antworten: A: B: C: D: Ja. Ja, aber nur solange sich das Wasser vollstndig in der Gasphase befindet. Nein. Die Dichte feuchter Luft kann nie nur auf die Masse der trockenen Luft im System bezogen werden. Nein. Die Dichte feuchter Luft lsst sich zwar auf die Masse der trockenen Luft beziehen, aber 1+x muss als Kehrwert von v1+x berechnet werden und ist damit wenig sinnvoll.

22


Vorlesungsfrage:

20. Vorlesung

Luft mit einer relativen Feuchte von 40% und einer Temperatur von 30 C soll auf 10 C abgekhlt werden. Wieviel Wrme muss der feuchten Luft dazu pro kg trockener Luft entzogen werden? Wie viel Kondensat fllt dabei pro kg trockener Luft an?

Spezifische Enthalpie, h 1+x [kJ/kg]

60

60 C 50 C ,1 =080 kJ / 10 0 (kg kJ

120

kJ /

(kg

40

40 C 30 C

/ (k gK

K)

)

,2 =0

K)

20

0,4 = 20 C ,6 =0 ,8 10 C =0

40 k J/ (kg

J/

ttigt, 60 ges kJ / (k gK )(kg K)

=1

0

0 C -10 C 0 kJ/ (k

20 k

K)

-20 0

gK )

5

10

15

20

25

Wassergehalt, x [g/kg]

23


Verstndnisfrage:

21. Vorlesung

Bei einer Temperatur von 100 C und einem Umgebungsdruck von 0,1 MPa werden 100 ml gasfrmiges Ethan und 350 ml Sauerstoff in einem thermostatisierten Kolben-Zylinder-System mit einander vermischt und zur Reaktion gebracht. Nach Ablauf der Reaktion wird die frei gesetzte Energie als Wrme an den Flssigkeitskreislauf des Thermostaten abgegeben, so dass Druck und Temperatur nach einiger Zeit wieder den Ausgangsgren entsprechen. Wie verndert sich whrend der isobar ablaufenden Reaktion das Volumen und welches Volumen stellt sich im Gleichgewicht ein?

Antworten: A: B: Das eingeschlossene Volumen steigt mit Ablauf der Reaktion von 450 ml auf 500 ml an. Whrend der explosiv verlaufenden Reaktion steigt das Volumen der eingeschlossenen Gase auf ein Mehrfaches an und verndert sich danach nicht mehr. Whrend der explosiv verlaufenden Reaktion steigt das Volumen der eingeschlossenen Gase auf ein Mehrfaches an, weil die Temperatur sprunghaft ansteigt. Nachdem die Temperatur wieder auf den Ausgangswert gefallen ist, verbleibt ein Gasvolumen von 500 ml. Ohne Angaben zur Molmenge der eingesetzten Edukte lsst sich keine Aussage zum Ablauf der Reaktion und zu den sich einstellenden Volumina machen.24

C:

D:


Vorlesungsfrage:

22. Vorlesung

Berechnen Sie den Heizwert und den Brennwert von Methan (CH4). Benutzen Sie dazu die folgenden Standard-Bildungsenthalpien.

Verbindung CO2(g) H2O(g) H2O(l) SO2(g) CH4(g) C2H6(g)B h / kJ mol

393,5 241,8 285,9 296,8 74,8

84,7

25


Verstndnisfrage:

23. Vorlesung

In Gasturbinen wird Luft irreversibel adiabat verdichtet, ehe sie der Brennkammer zugefhrt wird. Die Temperatur der Luft am Austritt des Verdichters steigt mit zunehmendem Verdichtungsverhltnis an. Am Austritt des Brenners darf die Temperatur der Verbrennungsgase aber eine materialbedingte Grenze nicht berschreiten. Was folgt daraus fr das bei einer Erhhung des Verdichtungsverhltnisses einzustellende Luftverhltnis

= L / Lmin bzw. fr die zuzufhrende Luftmenge L?

Antworten: A: Bei einer Erhhung des Druckverhltnisses muss das Luftverhltnis (die Luftmenge) kleiner gewhlt werden, um der Brennkammer aufgrund der hohen Temperatur der zugefhrten Luft nicht zu viel Energie zuzufhren. Bei einer Erhhung des Druckverhltnisses muss das Luftverhltnis (die Luftmenge) grer gewhlt werden, um die zulssige Verbrennungstemperatur nicht zu berschreiten. Das Luftverhltnis muss nicht verndert werden. Bei der Entspannung fhrt das erhhte Druckverhltnis ja zu einer strkeren Abkhlung der Verbrennungsgase. Die Verbrennungstemperatur hngt nicht von der Temperatur der zugefhrten Luft ab. Das Luftverhltnis (die Luftmenge) kann also beibehalten werden.

B:

C:

D:

26


Vorlesungsfrage:

24. Vorlesung

Eine Hauswand besteht aus 0,175 m Ziegelstein mit der Wrmeleitfhigkeit Ziegel = 0,7 W/(m K) und aus 0,14 m Wrmeschutzverbundsystem mit Iso = 0,03 W/(m K). Der Wrmebergangskoeffizient auf der Innenseite der Wand betrage

innen = 5 W/(m2 K), der auf der Auenseite auen = 15 W/(m2 K).Die Temperaturdifferenz zwischen Innenraum und Umgebung betrgt T = 20 K. Wir gro ist der pro m2 Wandflche an die Umgebung abgegebene Wrmestrom? Haben die Windverhltnisse auf der Auenseite der Wand (beeinflussen auen) einen wesentlichen Einfluss auf den abgegebenen Wrmestrom?

27


Verstndnisfrage:

25. Vorlesung

Ein Rippenkhlkrper gibt bei freier Konvektion mit konstant gehaltenem T fnfmal mehr Wrme an die Luft ab, als eine unberippte Oberflche gleicher Gre. Der Khlkrper soll nun in einer Umgebung eingesetzt werden, in der durch einen Ventilator (erzwungene Konvektion) an der Rippenoberflche ebenso wie an der unberippten Oberflche ein Wrmebergangskoeffizient erzielt wird, der um einen Faktor vier ber dem der freien Konvektion liegt. Kann ber den Rippenkhlkrper immer noch ein fnfmal so groer Wrmestrom abgefhrt werden?

Antworten: A: Ja, bei der Berechnung von Rippenkhlkrpern waren wir ja davon ausgegangen, dass an der berippten und der unberippten Flche gleich ist. Nein. Durch den viermal greren Wert von steigt m um den Faktor 2 an, wodurch sich die Wrmeabgabe ber die Rippen verbessert. Die Verbesserung der Wrmeabgabe bersteigt den Faktor fnf. Nein. Durch die im Vergleich zur Grundflche grere Rippenoberflche profitiert der Rippenkhlkrper zustzlich. Die Verbesserung gegenber der unberippten Oberflche bersteigt den Faktor fnf. Nein. Durch den viermal greren Wert von steigt m um den Faktor 2 an, wodurch sich die Wrmeabgabe ber die Rippen im Vergleich zur unberippten Oberflche verschlechtert. Die Verbesserung der Wrmeabgabe erreicht insgesamt nicht den Faktor fnf.28

B:

C:

D:

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