Naturwissenschaftliche und technische Gesetzmäßigkeiten II & III. Naturwissenschaftliche technische Gesetzmäßigkeiten

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1 Au fga Lö ben su ng und en Geprüfter Industrieeister Metall 2000 Geprüfte Industrieeisterin II & III Dozent: Josef Weinzierl Dipl.-Ing. (FH), Dipl.-Wirtsch.-Ing. (Univ.) I Auftrag der: Josef Weinzierl Naturwissenschaftliche und Slide 1

2 Lösungen Lösungen Slide 10

3 Stoffgebiet: Dapferzeugung (Kap.: 1.2) Aufgabe Aufgabe 1 c Kohle Kohle Wasser 4,18 Kohle kg K 568,48 10 H H Kohle Wasser Kohle 18,95kg 1.600kg 85K 3 T 568,48MJ 568MJ 30 MJ kg aus Tabellenbuch: it H Kohle 30 MJ / kg cwasser 4, 18 kg K η zu ab zu 27,1kg zu η ab 18,95kg 0,7 Slide 11

4 Stoffgebiet: Dapferzeugung (Kap.: 1.2) Aufgabe Aufgabe 2 Erittelung der spezifischen Stoffeigenschaften: c H 0,94 kg K Heizöl Heizöl 41,5 H MJ kg Heizöl MJ 5 kg 41,5 207,5MJ kg aus Tabellenbuch Rauteperatur 20 C Ab η Ab η Ab Zu 134,9MJ Zu 0,65 207,5MJ c 0,94 247,4kg T 134,9 10 kg K 3 580K c T Slide 12

5 Stoffgebiet: Dapferzeugung (Kap.: 1.2) Aufgabe Aufgabe 3a aus Tabellenbuch: H u, Erdgas 35 MJ / kg MJ / ³ Zu H u, Biogas VBiogas 26 17,3 14h/ 6297, 2MJ / ³ h/ P ab 40kW MJ ab 40 kw 3,6 14h 2016MJ kw h ( ) 0,5 2140, MJ Abw, Nutz zu ab 6 c T aus Tabellenbuch: cwasser 4, 18 kg K Wasser c Abw, Nutz Wasser T ,6 10 4,18 64K kg K 8001,6kg 8,0 3 Es können 8,0 ³ Wasser erwärt werden! Slide 13

6 Stoffgebiet: Dapferzeugung (Kap.: 1.2) Aufgabe Aufgabe 3 b) η V Nor ab zu 2140,6MJ zu 2277, 2MJ 0, ,2MJ MJ 41,5 zu, Heizöl Hu, Heizöl Heizöl Heizöl 54, 9kg 54,9kg kg 0,83 Heizöl 66, 1 d 3 Liter kg aus Tabellenbuch: ρ Heizöl 0,83 kg d 3 c) P gesat ab, 40kW 14h 0,98 548, 8kWh Bei Stropreis von 0,48 / kwh 263,4 / Tag Slide 14

7 Stoffgebiet: Kernreaktoren (1.3) Aufgabe Aufgabe 4 Vorteile Keine CO 2 Eission bei der Energiegewinnung Kein Abbau Fossiler Brennstoffe Lange Lebensdauer der Brenneleente Sehr günstiges Verfahren zur Energiegewinnung Nachteile Abgebrannte Kernbrennstäbe enthalten radioaktives Material Großes Gefahrenpotential i Falle eines atoaren Unfalls Radioaktiver Abfall uss zu Endlagerstätten transportiert werden Anfall Atowaffenfähigen Materials bei der Kernspaltung Slide 15

8 Stoffgebiet: Kernreaktoren (1.3) Aufgabe Aufgabe 5 Siedewasser-Reaktor Reaktor und Machinenhaus üssen abgeschirt werden Nur ein Dapfkreislauf Steuerstäbe werden von unten in den Reaktor eingefahren Druckwasser-Reaktor Nur Reaktor ist it Abschirung ubaut Priär- und Sekundärdapfkreislauf Steuerstäbe werden von oben in den Reaktor eingefahren Wasser verdapft i Reaktordruckbehälter Wasser verdapft in separaten Dapferzeugern le Koponenten i Dapfkreislauf sind radioaktiv belastet Nur die Koponenten i Priärkreislauf sind radioaktiv belastet Reaktordruckbehälter ist nur zu ca. 2 / 3 it Wasser gefüllt Reaktordruckbehälter ist vollständig it Wasser gefüllt Sowohl Druck- als auch Siedewasserreaktoren sind Leichtwasser-Reaktoren! Slide 16

9 Stoffgebiet: Verbrennungskraftaschinen (1.5) Aufgabe Aufgabe 6 Otto-Verfahren Treibstoff: Benzin Ansaugen von Benzin-Luft-Geisch Äußere Geischbildung Hoogene Geischzusaensetzung Diesel-Verfahren Treibstoff: Diesel Ansaugen von reiner Luft Innere Geischbildung Inhoogene Geischzusaensetzung Verdichtungsverhältnis: 7 11:1 Verdichtungsdruck :12 bar - 18 bar Verdichtungsteperatur: 350 C 600 C Verdichtungsverhältnis: 15 24:1 Verdichtungsdruck: 30 bar - 50 bar Verdichtungsteperatur: 650 C 900 C Fredzündung Selbstzündung Wirkungsgrad ca. 25% Wirkungsgrad ca. 35% Leistung quantitätsgeregelt Leistung qualitätsgeregelt Slide 17

10 Stoffgebiet: Analytische Statistik (2.3) Aufgabe Aufgabe 7 a) b) N xi x n 10 s 1 n 1 n i 1 2 a i ² 389, 4 it 1 s 2274,4 15, a N N 2 x ² i x a 1-9,4 a 6 15,6 a 2 22,6 a 7-19,4 a 3-0,4 a 8 11,6 a 4-20,4 a 9 9,6 a 5 8,6 a 10-18,4 dait: x x + o u N 3 15,9 N ² 437, 1 ² x x N 3 15,9 N 341, 7 ² ² Die erfassten Messwerte liegen zwischen 341,7 N / ² und 437,1 N / ² Slide 18

11 Stoffgebiet: Analytische Statistik (2.3) Aufgabe Aufgabe 8 a) x Schrauben wurden geprüft! b) 16 x x ,3 I Losufang sind 134 Schrauben unbrauchbar! Slide 19

12 Stoffgebiet: Analytische Statistik (2.3) Aufgabe Aufgabe 8 c) x x 240 6,67% 6,67% der Schrauben sind Ausschuss! d) Mittelwert: Modus Median arithetischer Mittelwert Streuaße: Varianz Standardabweichung Slide 20