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Tutorium Technische Thermodynamik SS 2013

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Aufgabenteil 2



1. Aufgabe

Wie hoch ist der Druck in einem Dampfdruckbehälter, wenn die Temperatur 150°C beträgt?
Wie hoch ist die Temperatur wenn der Druck 3 bar beträgt?

Lösung

a) geg.: O=150°C; A= 10,196; B= 1730,63; C= 233,42

log(p) = A - B/(O+C)
p = 10^(A - B/O+C)
p= 4,76 bar

b) geg.: p = 3bar

O = B/(A-log(p)) - C
O = 133°C


2. Aufgabe

In einem Kochtopf befindet sich 1 kg Wasser mit einer Temperatur von 15°C. Über eine Herdplatte wird eine Heizleistung von 2 kW zugeführt. Wie lange dauert es bis das Wasser vollständig verdampft ist?

Lösung:

Q= Q*Delta t
Q'= 2000W
Q= m*c*DeltaT+m*r0
r0= 2256,9*10^3 J/kg
Q= 2612710 J
Delta t = Q/Q' =1306s =rund 21,7min.


3. Aufgabe

In einem Raum von 100 m^3 erzeugt ein Luftbefeuchter 500 g Dampf pro Stunde. Die Raumtemperatur beträgt konstant 25°C und die relative Luftfeuchte beträgt zu Beginn 40%. Nach welcher Zeit kommt es zu Kondensat an den Fenstern, wenn diese eine Oberflächentemperatur von 15°C haben?

Lösung:

geg.: mD=500g/h = 1,388*10^-4 kg/s; V = 100m^3; phi1 = 40%
O1 = 25°C; OF=15°C
xl =( 0,6222*phi1)/(p/ps-phi1)
Ps(25°C)=3166,5Pa
x1=7,88*10^-3 kg/kgLuft
p=(1+x)/(x+0,622)*p/Rs*T=1,18kg/m^3
m=p*V=117,98kg
mL=m/l+x = 117,06kg

Sättigungsfeuchte für 15°C; Ps(15°C)=1704,1Pa
xs(15°C)=0,6222- Ps(15°C)/P-Ps(15°C)=0,0106kg/kgLuft
mD' *t = mD - mD0
mD = mLx
mD' *t = mL*(xs(15°C)-x1)
t = mL*(xs(15°C)-x1)/mD' = 2297s = rund 38,3 min.

4. Aufgabe

Ein Bergsteiger erhitzt einen Topf mit Wasser, das Wasser siedet bereits bei einer Temperatur von 358 K. In welche Höhe befindet sich der Bergsteiger? In Meereshöhe beträgt die Lufttemperatur 20°C und der Luftdruck 101325 Pa. Die Temperatur in der Atmosphäre nimmt
mit 6,5 K/km ab.

Lösung:

geg.: O0=20°C; OBerg=85°C; P0=101325 Pa; y= 6,5 K/kg
ges.: z

log(pz)=A-(B/(Oberg+C))
Pz=10^10,196-(1730,63/(85+233,42))=57669 Pa

Pz= P0*((T0-yz)/T0))^n
n= 5,258

z= T0/y* (1-(Pz/P0)^1/n)
= 4581,9m

5. Aufgabe

 (image: https://hssm.hqedv.de/uploads/TutThermodymSS13Aufg2/Grafik1.jpg)

geg.: p0=p1=2,5bar
T1=80°C
T0=25°C
V0=15m^3/min
Wirkungsgrad Turbine 70%

ges.: Q, PT, T2

PDF Dokument Aufgabenteil 2



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