FM3 Thermische Energietechnik at Fachhochschule Burgenland

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Was bedeutet adiabat?

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4.Was ist der Unterschied zwischen der „Spezifischen Gaskonstante Ri“ und der Allgemeinen Gaskonstante R? Wie ist der Zusammenhang dieser beiden Konstanten?

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20.Was versteht man unter einer „isentropen Zustandsänderung“? Nennen Sie idealisierten technischen Prozess der „isentrop“ verläuft. Erläutern Sie, warum dieser Prozess „isentrop“ ist. Ist der von Ihnen beschriebene technische Prozesse in der Praxis tatsächlich isentrop?

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17.Bei einer Gasturbine entsteht Abgas mit relativ hoher Temperatur. Man möchte mittels Wärmerückgewinnung aus diesem hochtemperierten Abgas eine Flüssigkeit für eine andere Nutzung erwärmen. Ist es in Zusammenhang mit der „Entropie“ sinnvoll, die Flüssigkeit möglichst hoch zu erwärmen oder möglichst gering. Erläutern Sie Ihre Antwort anhand des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik.

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Was ist Energie?

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Was bedeutet diatherm?

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43.Was versteht man unter Anzapfvorwärmung und welchen Zweck erreicht man dadurch?


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21.Was versteht man unter einer „polytropen Zustandsänderung“? Nennen Sie einen technischen Prozess der „polytrop“ verläuft. Erläutern Sie, warum dieser Prozess „polytrop“ ist.

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27.Was versteht man unter „Nassdampf“? Gilt im Bereich des Nassdampfgebietes das „Ideale Gasgesetz“? Erläutern Sie die Zusammenhänge.

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22.Erläutern Sie das Gesetz von „Dalton“ in Zusammenhang mit Gasmischungen idealer Gase, deren Einzelgase nicht miteinander chemisch reagieren.

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40.Erläutern Sie zwei Verfahren zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades in einer Dampfkraftanlage.

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45.Geben Sie in aufsteigender Reihenfolge die nötige Technische Arbeit zur Verdichtung eines Gases auf einen bestimmten Enddruck an und erläutern Sie die Zusammenhänge.

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FM3 Thermische Energietechnik

Was bedeutet adiabat?

adiabat = wärmeundurchlässig

FM3 Thermische Energietechnik

4.Was ist der Unterschied zwischen der „Spezifischen Gaskonstante Ri“ und der Allgemeinen Gaskonstante R? Wie ist der Zusammenhang dieser beiden Konstanten?

Antwort:

Die allgemeine Gaskonstante bezieht sich auf eine bestimmte Stoffmenge eins idealen Gases und hat immer den gleichen Wert. Die spezifische Gaskonstante hingegen, bezieht sich auf die Masse eins bestimmten Gases wie z.B. Argon Ar oder Wasserstoff H². 

 

FM3 Thermische Energietechnik

20.Was versteht man unter einer „isentropen Zustandsänderung“? Nennen Sie idealisierten technischen Prozess der „isentrop“ verläuft. Erläutern Sie, warum dieser Prozess „isentrop“ ist. Ist der von Ihnen beschriebene technische Prozesse in der Praxis tatsächlich isentrop?

Entropie ist konstant.

Ein Beispiel ist eine adiabate Kompression dies findet z.B. in einem Turbokompressor statt. Dabei erfolgt die Kompression so schnell, dass kaum Zeit für einen Wärmeaustausch mit den Wandungen bleibt. 

Es wird keinerlei Wärme ausgetauscht, da dq = T•ds und ds = 0ist (nach Definition)

Bei einer isentropen Zustandsänderung ändern sich Volumen, Druck und Temperatur(T,s-Diagramm) gleichzeitig. Echte isentrope Verdichtung wäre nur möglich bei aktiver Kühlung. Es muss aber dafür Technische Arbeit verrichtet werden.

FM3 Thermische Energietechnik

17.Bei einer Gasturbine entsteht Abgas mit relativ hoher Temperatur. Man möchte mittels Wärmerückgewinnung aus diesem hochtemperierten Abgas eine Flüssigkeit für eine andere Nutzung erwärmen. Ist es in Zusammenhang mit der „Entropie“ sinnvoll, die Flüssigkeit möglichst hoch zu erwärmen oder möglichst gering. Erläutern Sie Ihre Antwort anhand des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik.

Die Entropieänderung ist umso größer, je niedriger die Temperatur ist, bei der eine Wärmemenge zugeführt wird. Wollen wir thermische Energie umwandeln, so ist darauf zu achten, dass ein höchstmögliches Maß an Reversibilität erreicht wird.  Eine Wärmezufuhr muss bei möglichst hoher Temperatur erfolgen, um die Entropieänderung so klein wie möglich zu halten. Dies ist der Grund dafür, dass die Werkstoffentwickler versuchen, immer höher warmfeste Materialien zu entwickeln. 

 

 

 

 

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Was ist Energie?

Energie ist die Fähigkeit eines Systems, äußere Wirkung hervorzurufen

FM3 Thermische Energietechnik

Was bedeutet diatherm?

diatherm = wärmedurchlässig

FM3 Thermische Energietechnik

43.Was versteht man unter Anzapfvorwärmung und welchen Zweck erreicht man dadurch?


Anzapfvorwärmung (Carnotisierung)

Ein Teil, der zur Erwärmung der Flüssigkeit erforderlichen Energie wird dem Speisewasser nicht mehr durch die Abgase im Kessel, sondern stufenweise durch Anzapfdampf zugeführt, der vorher in der Turbine durch Expansion einen Teil seiner Enthalpie abgegeben hat und welcher dann der Turbine bei unterschiedlichen Drücken entnommen wird.  

 

FM3 Thermische Energietechnik

21.Was versteht man unter einer „polytropen Zustandsänderung“? Nennen Sie einen technischen Prozess der „polytrop“ verläuft. Erläutern Sie, warum dieser Prozess „polytrop“ ist.

Die polytrope Zustandsänderung ist die allgemeine Zustandsänderung. Bei einer polytropen Zustandsänderung ändern sich alle Zustands- und Prozessgrößen. Für die polytrope Zustandsänderung gelten dieselben Gleichungen wie für die isentrope, nur dass κ durch n ersetzt wird.

Beispiel: In einem Kolbenverdichter wird trockene Luft (ideales Gas) reibungsfrei auf ein Endvolumen verdichtet. Bei Verdichtung nimmt die Gastemperatur zu, über die Wärmeleitung, wird die Wärme über die Zylinderwand aus dem Gas abgeführt.

FM3 Thermische Energietechnik

27.Was versteht man unter „Nassdampf“? Gilt im Bereich des Nassdampfgebietes das „Ideale Gasgesetz“? Erläutern Sie die Zusammenhänge.

Flüssigkeit und Dampf existieren nebeneinander (Nebel). Im Nassdampfgebiet liegt Wasser als Flüssigkeit und als Wasserdampf vor, wobei das Verhältnis von Dampf und Flüssigkeit variiert. Also gilt das „ideale Gasgesetz“ hier nicht, diese gilt nur für trockenen überhitzten Dampf.

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22.Erläutern Sie das Gesetz von „Dalton“ in Zusammenhang mit Gasmischungen idealer Gase, deren Einzelgase nicht miteinander chemisch reagieren.

1. Befinden sich in einem Raum mehrere Gase, verhält sich jedes Gas so als ob es das andere Gas nicht gebe

2. Der gesamtdruck ist gleich der Summe der Partialdrucke der Einzelgase

3. Die Partialdrucke verhalten sich wie die Raumteile 

FM3 Thermische Energietechnik

40.Erläutern Sie zwei Verfahren zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades in einer Dampfkraftanlage.

Anzapfvorwärmung (Carnotisierung)

Ein Teil, der zur Erwärmung der Flüssigkeit erforderlichen Energie wird dem Speisewasser nicht mehr durch die Abgase im Kessel, sondern stufenweise durch Anzapfdampf zugeführt, der vorher in der Turbine durch Expansion einen Teil seiner Enthalpie abgegeben hat und welcher dann der Turbine bei unterschiedlichen Drücken entnommen wird.  

 

 

Zwischenüberhitzung (Anhebung der mittleren Temperatur der Wärmezufuhr)

Bei einer Expansion auf sehr niedrige drücke wird häufig im Nassdampfgebiet ein Zustandsbereich mit zu hohem Wassergehalt im Dampf erreicht. Dieser Zustandsbereich kann vermieden werden, wenn die Expansion in der Turbine oberhalb der Taulinie unterbrochen und der Dampf der Maschine in einen Überhitzer geführt wird. 

 

FM3 Thermische Energietechnik

45.Geben Sie in aufsteigender Reihenfolge die nötige Technische Arbeit zur Verdichtung eines Gases auf einen bestimmten Enddruck an und erläutern Sie die Zusammenhänge.

•Einstufige polytrope Verdichtung mit n > Kappa

•Einstufige isentrope Verdichtung

•Einstufige isotherme Verdichtung

•Mehrstufige polytrope Verdichtung mit isobarer Zwischenkühlung mit n > Kappa

•Mehrstufige polytrope Verdichtung mit isobarer Zwischenkühlung mit n < Kappa

•Einstufige polytrope Verdichtung mit n < Kappa

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