1. Klausur in "Technischer Thermodynamik II" (SoSe2014, ) - VERSION 1 -

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1 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR THERMODYNAMIK UND WÄRMETECHNIK Al. Professor Dr.-Ing. K. Sindler. Klausur in "Technischer Thermodynamik II" (SoSe04, ) - VERSION - Name: Fachr.: Matr.-Nr.: Es sind keine Hilfsmittel zugelassen. Zutreffende Aussagen sind anzukreuzen. Mehrere Antworten sind möglich. Falsche Antworten innerhalb einer Aufgabe führen zu Punktabzug KURZFRAGEN (8,5 Punkte) Aufgabe Eine Zustandsänderung von reinem Wasser im Nassdamfgebiet verläuft isotherm, Anfangsund Endunkt liegen im Nassdamfgebiet. Welche der folgenden Aussagen ist richtig? Die Zustandsänderung ist auch a) isochor. b) isenthal. c) isentro. d) isobar. e) nichts von alledem. Aufgabe Unter Vernachlässigung von otentiellen und kinetischen Energieänderungen gilt bei einer adiabaten Drosselung: a) Zustandsänderung ist isochor b) Zustandsänderung ist isobar c) Zustandsänderung ist reibungsfrei d) Zustandsänderung ist isenthal e) Zustandsänderung ist isentro Aufgabe 3 Die Verdamfungsenthalie hv eines reinen Stoffes a) wird bei der isentroen Entsannung im Zweihasengebiet freigesetzt. b) wird bei der isothermen vollständigen Kondensation freigesetzt. c) wird bei der isobaren vollständigen Kondensation freigesetzt. d) geht im kritischen Punkt gegen Null. e) geht im kritischen Punkt gegen unendlich.

2 Aufgabe 4 Kennzeichnen Sie, um welche Vergleichsrozesse es sich nacheinander handelt: =const. 0=const. a) Otto-Prozess, Joule-Prozess, Diesel-Prozess, Clausius-Rankine-Prozess b) Joule-Prozess, Diesel-Prozess, Otto-Prozess, Clausius-Rankine-Prozess c) Joule-Prozess, Otto-Prozess, Diesel-Prozess, Clausius-Rankine-Prozess d) Diesel-Prozess, Joule-Prozess, Otto-Prozess, Clausius-Rankine-Prozess e) Otto-Prozess, Clausius-Rankine-Prozess, Diesel-Prozess, Joule-Prozess Aufgabe 5 Welche Aussagen über die Punkte bis 5 im skizzierten,t-diagramm für Wasser treffen zu? a) : kritischer Punkt : Trielunkt 3: Sublimationsdruckkurve 4: Damfdruckkurve 5: Schmelzdruckkurve b) : Trielunkt : kritischer Punkt 3: Schmelzdruckkurve 4: Damfdruckkurve 5: Sublimationsdruckkurve c) : kritischer Punkt : Trielunkt 3: Damfdruckkurve 4: Schmelzdruckkurve 5: Sublimationsdruckkurve d) : Trielunkt : kritischer Punkt 3: Schmelzdruckkurve 4: Sublimationsdruckkurve 5: Damfdruckkurve e) : Trielunkt : kritischer Punkt 3: Damfdruckkurve 4: Schmelzdruckkurve 5: Sublimationsdruckkurve Aufgabe 6 Bei der adiabaten Drosselung von gerade siedendem Wasser stellt man fest: a) die Temeratur bleibt gleich. b) der Druck nimmt ab. c) die Entroie bleibt gleich. d) die Temeratur nimmt ab. e) die Entroie nimmt zu.

3 Aufgabe 7 Welche der nachfolgenden Kreisrozesse werden ausschließlich als Wärme-/Kraft-Prozesse betrieben? a) Diesel-Prozess b) Otto-Prozess c) Joule-Prozess d) Stirling-Prozess e) Clausius-Rankine-Prozess Aufgabe 8 Wie heißt der Vergleichsrozess für ein ideales Gas, der sich in einem T,v-Diagramm wie folgt darstellen lässt: a) Diesel-Prozess b) Otto-Prozess c) Joule-Prozess d) Stirling-Prozess e) Clausius-Rankine-Prozess Aufgabe 9 Bei der isobaren Wärmezufuhr von (Lage im Nassdamfgebiet) nach (Lage im Nassdamfgebiet) gilt für Wasserdamf: a) v < v b) v = v c) v > v d) s < s e) s > s Aufgabe 0 In welchem Diagramm lässt sich die Verdamfungsenthalie hv als Fläche darstellen? a),v-diagramm b) T,s-Diagramm c) log(),h-diagramm d) h,t-diagramm e) h,s-diagramm

4 RECHENTEIL (7,5 Punkte) Aufgabenstellung zu den Aufgaben und Ein Modell-Stirling-Motor wird mit 0,03455 g Luft betrieben und kann mittels des idealen Vergleichsrozesses beschrieben werden. Es ist gegeben: - Arbeitsmittel Luft (ideales Gas): RL = 87, J/(kgK); κ =,4 - Maximal-/Minimalwerte: ϑmax = 5,4 C; ϑmin = 47,38 C Vmax = 44,3 cm³; VHub =,4 cm³ Aufgabe Wie groß ist der Betrag der gewonnenen Kreisrozess-Arbeit W des Stirling-Prozesses? Berechnung: a) W = 0,594 J b) W = 6,79 J c) W = 3,84 J d) W =,46 J e) W = 0,34 J Aufgabe Bestimmen Sie den Wirkungsgrad des Stirling-Prozesses. Berechnung: a) η = 0,587 b) η = 0,83 c) η = 0,388 d) η = 0,79 e) η = 0,469

5 Aufgabenstellung zu den Aufgaben 3 und 4 Mit einer adiabaten Seisewasserume wird gerade siedendes Wasser bei = 0,4 bar auf einen Druck von 50 bar gebracht. Die Pume wird stationär von Wasser durchströmt. Aufgabe 3 Wie groß ist die erforderliche Antriebsarbeit wt, der Pume je kg Wasser, wenn diese reversibel betrieben wird? Berechnung: a) wt, = 6,8 kj/kg b) wt, = 3, kj/kg c) wt, = 9, kj/kg d) wt, = 5,09 kj/kg e) wt, =,3 kj/kg Aufgabe 4 Welcher Arbeitsmittelmassenstrom m kann mit der Pume gefördert werden, wenn die Antriebsleistung PPume,irrev = 05 kw beträgt und einen Gütegrad von ηg,pume = 0,8 hat? Berechnung: a) m = 4, kg/s b) m = 6,5 kg/s c) m = 04, kg/s d) m = 5,5 kg/s e) m = 88, kg/s

6 Formelzusammenstellung -. Hautsatz: geschlossenes System U U Q Wdiss, dv offenes System h h q w v d dh = du + d( v) diss, -. Hautsatz: ds ds a dsi mit ds a dq / T, ds dw / T i diss - ideale Gase: V n R T, n m / M, du c dt, V m dh c dt, dt d ds c R i T c / c v, R i c cv, R i R m/m - Isotherme Zustandsänderung: w = q v v v T R iln v v vln v T R iln v ln - Reversible adiabate Zustandsänderung: T, T v v - Nassdamf: v v x ( v" v ), u u x ( u" u ) s s x ( s" s ), h h x ( h" h ) - Umrechnung: bar = 0 5 Pa = 0 5 N/m = 0 5 J/m 3

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