Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich:

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1 Studiengang Fach Art der Leistung Klausur-Knz. Wirtschaftsingenieurwesen Kraft- und Arbeitsmaschinen Prüfungsleistung Datum WB-KMA-P Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich: Verwenden Sie ausschließlich das vom Aufsichtsführenden zur Verfügung gestellte Papier, und geben Sie sämtliches Papier (Lösungen, Schmierzettel und nicht gebrauchte Blätter) zum Schluss der Klausur wieder bei Ihrem Aufsichtsführenden ab. Eine nicht vollständig abgegebene Klausur gilt als nicht bestanden. Beschriften Sie jeden Bogen mit Ihrem Namen und Ihrer Immatrikulationsnummer. Lassen Sie bitte auf jeder Seite / ihrer Breite als Rand für Korrekturen frei, und nummerieren Sie die Seiten fortlaufend. Notieren Sie bei jeder Ihrer Antworten, auf welche Aufgabe bzw. Teilaufgabe sich diese bezieht. Die Lösungen und Lösungswege sind in einer für den Korrektor zweifelsfrei lesbaren Schrift abzufassen. Korrekturen und Streichungen sind eindeutig vorzunehmen. Unleserliches wird nicht bewertet. Bei nummerisch zu lösenden Aufgaben ist außer der Lösung stets der Lösungsweg anzugeben, aus dem eindeutig hervorzugehen hat, wie die Lösung zustande gekommen ist. Zur Prüfung sind bis auf Schreib- und Zeichenutensilien ausschließlich die nachstehend genannten Hilfsmittel zugelassen. Werden andere als die hier angegebenen Hilfsmittel verwendet oder Täuschungsversuche festgestellt, gilt die Prüfung als nicht bestanden und wird mit der Note 5 bewertet. Hilfsmittel: Bearbeitungszeit: 90 Minuten Für die Aufgaben bis 4: keine Anzahl Aufgaben: Höchstpunktzahl: 7 00 Vorläufiges Bewertungsschema: von Punktzahl bis einschl. Für die Aufgaben 5 bis 7: Studienbriefe bis 5 des Bachelorausbildung; HFH-Taschenrechner Note 95 00,0 sehr gut 90 94,5, sehr gut 85 89,5,7 gut 80 84,5,0 gut 75 79,5, gut 70 74,5,7 befriedigend 65 69,5,0 befriedigend 60 64,5, befriedigend 55 59,5,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend 0 49,5 5,0 nicht ausreichend Viel Erfolg! Klausuraufgaben, Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen WB-KMA-P 08046

2 Klausuraufgaben Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen. Teil der Klausur ohne Hilfsmittel Aufgabe insg. 5 Punkte a) Wodurch wird die Saughöhe von Pumpen begrenzt? Pkte b) Warum kann der Förderstrom von Kolbenpumpen nicht durch die Drosselung geregelt werden? c) Die meisten mehrstufigen Pumpen werden in Gliederbauart ausgeführt. Welche Vorteile hat diese Bauart? Nennen Sie mindestens drei. Aufgabe insg. 6 Punkte a) Skizzieren Sie auf beiliegendem Arbeitsblatt die Drosselregelung einer Kreiselpumpe. Tragen Sie dazu in das Diagramm die Pumpenkennlinie ein, und ergänzen Sie das Diagramm durch die Anlagenkennlinie und den Betriebspunkt vor und nach der Drosselung. b) Begründen Sie kurz, in welcher Leitung (Saug- oder Druckleitung) die Drosselung vorzunehmen ist. Pkte Aufgabe insg. 8 Punkte Skizzieren auf beiliegendem Arbeitsblatt den offenen Gasturbinenprozess (nach JOULE) als Maschinenanordnung / Schaltbild. Benutzen Sie hierzu die im Arbeitsblatt vorgegebenen Symbole. Aufgabe 4 insg. 0 Punkte a) Was wird unter dem Fahrzyklus NEFZ verstanden? Wie wird er ermittelt, und welche Werte werden gemessen bzw. daraus berechnet? Beschreiben Sie den Ablauf des NEFZ. b) Um welche Hybridausführung handelt sich bei nachstehend abgebildete Kombination von Hybridkomponenten. Bezeichnen Sie mindestens sechs der mit bis gekennzeichneten Bestandteile. 4 Pkte WB-KMA-P Seite /

3 Klausuraufgaben Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen Name, Vorname. Teil der Klausur ohne Hilfsmittel Dieses Aufgabenblatt ist zugleich Teil Ihrer Arbeitsblätter. Geben Sie dieses Blatt in jedem Fall zusammen mit Ihren übrigen Arbeitsblättern ab. Zu Aufgabe ): H m Drosselung: in Saugleitung in Druckleitung (Zutreffendes ankreuzen) Begründung: Zu Aufgabe ): m V & /s Maschinenanordnung/Schaltbild WB-KMA-P Seite /

4 Klausuraufgaben Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen Aufgabe 5. Teil der Klausur mit Hilfsmitteln insg. 9 Punkte Ein Ventilator liefert den Luftvolumenstrom V & = 000 m/h beim Differenzdruck p = 500 Pa. Er wird über Keilriemen von einem Motor mit der Nennleistung P = 0 kw angetrieben. Der Wirkungsgrad beträgt η = 0,6. a) Welches Drehzahlverhältnis ist möglich (durch Übersetzungsänderung), wenn der Motor beibehalten, aber nicht überlastet werden soll? 9 Pkte b) Wie groß ist dann der Volumenstrom V &? c) Welcher Druck p wird erreicht? Aufgabe 6 insg. Punkte Mit Hilfe des CORDIER-Diagramms ist eine Wasserpumpe für folgende Daten auszulegen: Volumenstrom V & = 80 m/h Förderhöhe H = 50 m Drehzahl n = 950 min Anzahl der Stufen z = Dichte ρ = 000 kg/m Wirkungsgrad η = 0,75. Bestimmen Sie: a) die Förderhöhe einer Stufe H St Pkte b) die spezifische Drehzahl der Pumpe n q Pkte c) die Laufzahl σ Pkte d) die Durchmesserzahl δ und den Pumpentyp 4 Pkte e) den spezifischen Durchmesser d q Pkte f) den Laufrad-Durchmesser d Aufgabe 7 insg. Punkte Ein waagerechter Diffusor mit einem Eintrittsdurchmesser von 0, m und einem Öffnungswinkel von 8 soll einen als reibungsfrei anzunehmenden Luftvolumenstrom von 0,785 m/s so weit verzögern, dass sich der statische Druck in der Strömung von 407 Pa Überdruck auf 800 Pa Überdruck erhöht. Die Dichte der Luft beträgt, kg/m. Berechnen Sie a) die Luftgeschwindigkeit am Diffusoreintritt Pkte b) die Luftgeschwindigkeit am Diffusoraustritt 5, c) die Baulänge des Diffusors., WB-KMA-P Seite /

5 Korrekturrichtlinie zur Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen am Wirtschaftsingenieurwesen WB-KMA-P Für die Bewertung und Abgabe der Prüfungsleistung sind folgende Hinweise verbindlich: Die Vergabe der Punkte nehmen Sie bitte so vor, wie in der Korrekturrichtlinie ausgewiesen. Eine summarische Angabe von Punkten für Aufgaben, die in der Korrekturrichtlinie detailliert bewertet worden sind, ist nicht gestattet. Nur dann, wenn die Punkte für eine Aufgabe nicht differenziert vorgegeben sind, ist ihre Aufschlüsselung auf die einzelnen Lösungsschritte Ihnen überlassen. Stoßen Sie bei Ihrer Korrektur auf einen anderen richtigen als den in der Korrekturrichtlinie angegebenen Lösungsweg, dann nehmen Sie bitte die Verteilung der Punkte sinngemäß zur Korrekturrichtlinie vor. Bitte achten Sie auf Folgefehler. Wurden bezogen auf eine falsche Lösung zu Folgefragen richtige Antworten bzw. Lösungen angegeben, dann sind diese ohne Punktabzug zu bewerten. Das bezieht sich auf Aufgaben jeglicher Art, nicht nur auf numerisch zu lösende. Ihre Korrekturhinweise und Punktbewertung nehmen Sie bitte in einer zweifelsfrei lesbaren Schrift vor. Die von Ihnen vergebenen Punkte und die daraus sich gemäß dem nachstehenden Notenschema ergebende Bewertung tragen Sie in den Klausur-Mantelbogen sowie in die Ergebnisliste ein. Gemäß der Diplomprüfungsordnung ist Ihrer Bewertung folgendes Notenschema zugrunde zu legen: Punktzahl von bis einschl. Note 95 00,0 sehr gut 90 94,5, sehr gut 85 89,5,7 gut 80 84,5,0 gut 75 79,5, gut 70 74,5,7 befriedigend 65 69,5,0 befriedigend 60 64,5, befriedigend 55 59,5,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend 0 49,5 5,0 nicht ausreichend Die korrigierten Arbeiten reichen Sie bitte spätestens bis zum 4. Mai 008 in Ihr Studienzentrum ein. Dies muss persönlich oder per Einschreiben erfolgen. Der angegebene Termin ist unbedingt einzuhalten. Sollte sich aus vorher nicht absehbaren Gründen ein Terminüberschreitung abzeichnen, so bitten wir Sie, dies unverzüglich Ihrem Studienzentrenleiter anzuzeigen. Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen WB-KMA-P 08046

6 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen Lösung vgl. SB : Abschn...6 und.5; SB : Abschn.. insg. 5 Punkte a) Die Saughöhe wird durch den Dampfdruck der Flüssigkeit begrenzt. Pkte b) Der Förderstrom ist nicht von der Druckdifferenz, sondern nur von der Drehzahl und dem Hubvolumen abhängig. c) Die Gliederbauart zeichnet sich durch eine flexible Anpassung an viele Bedarfsfälle aus und zwar bzgl. der Stufenzahl, der Art der Lagerung, der Lagerschmierung, der Art der Dichtung. (je Grund Pkte, max. ) Lösung vgl. SB : Abschn..4 insg. 6 Punkte a) Pkte Punkteverteilung s. Diagramm b) Drosselung in der Druckleitung Begründung: wegen Kavitationsgefahr im Saugbereich des Laufrades. Pkte Pkte Lösung vgl. SB : Abschn. 4. insg. 8 Punkte Punkteverteilung s. Schaltbild WB-KMA-P Seite /4

7 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen Lösung 4 vgl. SB 4: Abschn..4 insg. 0 Punkte a) NEFZ Unter NEFZ versteht man den Neuen Europäischen Fahrzyklus. Er ist genormt und soll reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse für Fahrzeuge aller Art darstellen. Der NEFZ wird üblicherweise auf einem Motoren- bzw. Rollenprüfstand ermittelt, auf dem die Abgasemission und der Kraftstoffverbrauch berechnet werden. Der Fahrzyklus besteht aus vier aneinandergereihten Stadtfahrten und einer Überlandfahrt mit einer fest definierten Fahrdauer b) Hybridausführung Es handelt sich um einen Parallel-Hybrid. Verbrennungsmotor; Getriebe; Tank; Differential; Elektrische Maschine; Automatische Kupplung; Leistungselektronik; Hochvoltbatterie 4 Pkte (je 0,, max Pkte) Lösung 5 vgl. SB : Abschn.. und. insg. 9 Punkte a) Den Ansatz für das Drehzahlverhältnis liefert das Modellgesetz (.6) 5 P ρ n d =. P ρ n d Mit ρ = ρ und d = d vereinfacht sich die Gleichung nach Umstellung zu n P =. n P Die fehlende Motorleistung P ergibt sich unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades aus Gl. (.5) V p P = & η 000 m 500 Pa h kws P = 8, kw. h 0,6 600 s 000 m Pa Damit lautet das Drehzahlverhältnis n 0 =,06. n 8, b) Der Volumenstrom berechnet sich nach Gl. (.) V& n d =. V& n d Mit d = d ergibt sich die Vereinfachung n V & = V & n m m V & = 000,06 = 756. h h 9 Pkte WB-KMA-P Seite /4

8 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen c) Den Ansatz für die Ermittlung von p liefert das Modellgesetz (.4) p ρ n d =. p ρ n d Die aus der Aufgabenstellung ableitbaren ρ = ρ und d = d führen zu n p = p n p = 500 Pa, Pa. Lösung 6 vgl. SB : Abschn..4 insg. Punkte a) Die Förderhöhe einer Stufe ist H H St = z 50 m H St = = 75 m. b) Die spezifische Drehzahl berechnet sich nach Gl. (.7) nq = n q [ V& / m s ] [ H m] 4 St 4 0,05 n = 950 min 5,88 min. 75 c) Nach Gl. (.9) ergibt sich die Laufzahl zu q / min σ = n 57,8 5,88 σ = 0,64. 57,8 d) Mit der berechneten Laufzahl folgt aus dem CORDIER-Diagramm δ = 5,8 und somit eine Radial-Pumpe. e) Der spezifische Durchmesser errechnet sich mit der Gl. (.) zu d q m = δ,865 5,8 m d q =, m.,865 Pkte Pkte Pkte 4 Pkte Pkte WB-KMA-P Seite /4

9 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung Kraft- und Arbeitsmaschinen, Wirtschaftsingenieurwesen f) Die umgestellte Gl. (.) liefert den Ansatz für die Berechnung des Laufraddurchmessers d = dq [ V& / m s ] [ H m] 4 St 0,05 d =, m ,6 m. ( Pkte) Lösung 7 vgl. SB : Abschn...4 insg. Punkte a) Die Luftgeschwindigkeit am Diffusoreintritt berechnet sich mit r = d / aus dem Verhältnis von Volumenstrom zu Eintrittsquerschnitt gemäß Gl. (.4) V& V& c = = A π r 0,785 m / s = = m c 5. π (0, m) s b) In reibungs- und ablösefreier Strömung wird die Zunahme des statischen Druckes aus der Verringerung der Geschwindigkeit gedeckt. Da h = h, gilt Gl. (.9) ρ c ρ c p + = p +. und somit ρ p p = ( c c ) Durch Quadieren und Umstellen der Gleichung folgt die Luftgeschwindigkeit am Diffusoraustritt: c = c + ( p p ) ρ m m kg m c = (5 ) + ( ) Pa = 4,5., kg ms Pa s c) Die Länge des Diffusors ergibt sich unter Anwendung des trigonometrischen Verhältnisses r r r r tan 4 = l = l tan 4 (0,4 0,) m l = =,0 m. tan 4 Pkte (0,) (0,) 5, (0,), (0,) WB-KMA-P Seite 4/4