2601
Kraf
Kraf
-
- 1 / 130
-
Flashcards
K[74]
Die Arbeitsspieldrehzahl na
a) ist eine andere Bezeichnung für die Drehzahl
b) ist eine spezifische Größe, die die Arbeitsspiele pro Umdrehung angibt
c) beschreibt die wirksamen Arbeitsspiele pro Zeiteinheit
K74__Seite 9
c) (Gleichung 2.7)
na = Arbeitsspiele / Umdrehung * n
K[7]
Was ist das Pleuelstangenverhältnis?
K7__Seite 9
Das Pleuelstangenverhältnis beschreibt den Quotienten aus Kurbelwellenradius und
Pleuelstangenlänge. Geringe Werte bedeuten ein kleineres (niedrigeres) Triebwerk, führen
aber zu höheren Normalkräften am Kolben, höhere Werte des Pleuelstangenverhältnisses
führen zu geringeren Normalkräften, aber einer größeren Maschine.
K[44]
Der Weg des Kolbens einer Hubkolbenmaschinen verläuft
a) linear mit dem Kurbelwellenwinkel
b) besteht aus 2 linearen Kurven mit unterschiedlichen Steigungen
c) verläuft exakt sinusförmig
d) setzt sich aus verschiedenen Anteilen aus Sinus- und Cosinus- Funktionen näherungsweise
zusammen
K44__Seite 13
d); vergleiche Gleichung 2.16 (exakt), 2.19 (Näherung)
K[10]
Ist die Berechnung der Kolbengeschwindigkeit exakt möglich?
K10__Seite 13
Die Berechnung ist zwar exakt möglich, für viele technische Anwendungsfälle wird
jedoch eine Näherungsfunktion verwendet, die hinreichend genaue Ergebnisse liefert
(Gleichung 2.21).
K[54]
Aus wie vielen Ordnungen setzt sich die Beschleunigung eines Hubkolbentriebwerks
zusammen?
K54__Seite 13
Theoretisch aus unendlich vielen, jedoch sind für technische Anwendungen meistens
nur die Ordnungen von erster und zweiter Ordnung von Bedeutung.
K[12]
Die Beschleunigung eines Kolbens ist am OT betragsmäßig -----------
als am UT.
K12__Seite 13
größer (Gleichung 2.22; OT: a=0: (1+lST)>|(-1+lST)|)
K[33]
Die am Kolben angreifende Kraft wirkt immer direkt proportional auf das Moment an
der Kurbelwelle.
a) Ja.
b) Meistens schon, nur an den Umkehrpunkten gilt das nicht.
c) Nein.
K33__Seite 16
c) Aufgrund der sich ändernden Drücke im Arbeitsraum und der unterschiedlichen
Hebelverhältnisse im Triebwerk ist das resultierende Moment stark schwankend. Am
OT und UT ist es (bei fluchtender Anordnung von Kolben und Kurbelwelle) Null!
K [14]
Die rotatorischen Kräfte spielen bei Hubkolbenmaschinen keine Rolle.
a) Das stimmt nicht.
b) Das stimmt doch.
c) Das kommt darauf an, mit welcher Drehzahl die Maschine dreht.
K14__Seite 16
b) und c) Grundsätzlich sind diese Kräfte immer vorhanden. Sie werden aber durch
Gegengewichte weitestgehend kompensiert. Bei sehr geringen Drehzahlen, wie sie z. B.
typischerweise bei Hubkolbenpumpen auftreten, sind sie ggf. vernachlässigbar.
K[47]
Welche Kräfte treten in Hubkolbenmaschinen auf?
K47__Seite 17
Durch die Funktion von Kolbenmaschinen, fluidische Energie zu wandeln, treten
zunächst Druckkräfte auf. Diese Kräfte werden durch die Kinematik des Triebwerks in
Normalkräfte (am Kolben) und Schubkräfte (Pleuelstange) aufgeteilt. Neben den Fluidkräften
sind die oszillierenden und rotatorischen Massenkräfte wichtig, da sie nach
außen wirken und oft „getilgt“ werden müssen.
K[16]
Können mit Ausgleichmassen alle oszillierenden Kräfte kompensiert werden?
K16__Seite 17
Nein, die rotatorischen Massen können ggf. vollständig ausgeglichen werden. Jedoch
sind zum Ausgleich der oszillierenden Massen zusätzliche Wellen mit „Gegenmassen“
erforderlich, die mit Kurbelwellendrehzahl (1. Ordnung) oder doppelter Kurbelwellendrehzahl
(2. Ordnung) drehen.
K [89]
Die maximalen Momente an der Kurbelwelle treten bei Hubkolbenmaschinen am OT
auf?
a) ja
b) nein
c) Das hängt vom Pleuelstangenverhältnis ab.
c) Am OT herrscht zwar typischerweise ein sehr hoher Druck (quasi Maximaldruck),
jedoch tritt das maximale Moment, je nach Pleuelstangenverhältnis, bei Kurbelwellenwinkeln
um etwa 70° bis 80° auf.
K[20]
Beschreiben Sie die 4 Teilprozesse der Energiewandlung eines Verdichters im Vergleichsprozess.
K20__Seite 26
1. Verdichtung (isentrop)
2. isobares Ausschieben
3. innere (isentrope) Rückexpansion
4. isobares Ansaugen
K [79]
Die Energiewandlung in Verdrängermaschinen setzt sich immer aus vier Teilprozessen
zusammen.
a) ja
b) nein
c) Man muss zwischen Pumpen und Verdichtern unterscheiden.
K79__Seite 26
a) Bei einigen Ausführungen findet die Rückexpansion jedoch beim Volumen „Null“
statt.
K[53]
Warum kann der Vergleichsprozess von Pumpen mit Isobaren und Isochoren dargestellt werden?
K53__Seite 27
Pumpen fördern Flüssigkeiten, die quasi dichtebeständig sind und daher ihr Volumen
mit dem Druck kaum ändern. Erst bei sehr großen Druckdifferenzen oder Flüssigkeiten,
in denen Gas gelöst ist, muss man die real immer vorhandene Kompressibilität berücksichtigen.
Daher ist die Druckerhöhung und Rückexpansion als Isochore anzusehen.
Das Ausschieben erfolgt im Vergleichsprozess isobar. Ventilverluste treten nicht auf.
K[25]
Bei Pumpen ist das Schadraumvolumen nicht schädlich.
a) stimmt immer
b) stimmt nicht
c) Meistens stimmt das.
K25__Seite 27
c) Das Schadraumvolumen ist bei Pumpen nur schädlich, wenn sehr große Druckdifferenzen
oder gashaltige Flüssigkeiten gefördert werden.
K[27]
Die Ventilverluste spielen bei der Beurteilung von Pumpen keine Rolle, da die Verluste
nicht während der Druckerhöhung auftreten.
a) stimmt
b) stimmt nicht
c) Das würde nur stimmen, wenn die Dichte exakt konstant wäre; da sie in der Realität
immer ein bisschen schwankt, stimmt es nicht.
K27__Seite 28
b) Da beim Ausschieben die Arbeitsfläche vergrößert wird, sind natürlich auch die Ventilverluste
ein wesentlicher Bestandteil der gesamten Arbeit!
K[62]
Welche Einflüsse führen dazu, dass real keine isochore Druckerhöhung auftritt?
K62__Seite 28
Alle realen Bauteile sind elastisch, das heißt, sowohl die Flüssigkeit als auch die Bauteile
der Pumpe weisen Elastizitäten auf, sodass sich real das Hubvolumen während der
Verdichtung vergrößert, während die Flüssigkeit ein wenig komprimiert wird.
K[29]
Die innere Verdichtungsarbeit von Verdichtern ist bei sonst gleichen Bedingungen kleiner als bei Pumpen.
a) stimmt
b) stimmt nicht
c) Das hängt von den Fluiden ab.
K29__Seite 29
a) Stimmt; bei gleichen Ein- und Austrittsdrücken und gleichen Hubvolumen ist die
Verdichtungsarbeit geringer.
K[76]
Eine Temperaturdifferenz bedeutet immer auch eine Enthalpiedifferenz. Bei isothermer
Verdichtung muss daher keine Verdichtungsarbeit geleistet werden.
a) stimmt
b) stimmt nicht
c) Theoretisch stimmt es, aber real muss man noch mechanische Reibung berücksichtigen.
K76__Seite 30
b) Die Verdichtungsarbeit ist zwar geringer, es muss aber trotzdem technische Arbeit
verreichtet werden. Die Enthalpiedifferenz ist nur ein Maß für die Arbeit, wenn nicht
gleichzeitig Wärme abgeführt wird.
K[30]
Die Strömungsgeschwindigkeit im Ein- und Auslassventil ist gleich
a) ja
b) nein
c) bei Pumpen ja, bei Verdichtern nein
d) Das hängt von der Ventilkonstruktion ab.
K30__Seite 31
d) Je nach Konstruktion sind die Geschwindigkeiten natürlich unterschiedlich. Um
Kavitation zu verhindern, sind typischerweise die Einlassventile größer dimensioniert
als die Auslassventile.
K[3]
Ist die Strömungsgeschwindigkeit im Ventil während des Befüllens bzw. Entleerens
konstant?
K3__Seite 31
Die Strömungsgeschwindigkeit in den Ventilen ist proportional zur Kolbengeschwindigkeit,
sofern keine Kavitation auftritt. Das muss aufgrund der Kontinuitätsgleichung
gelten.
K[32]
Stimmt es, dass eine Pumpe immer den auf dem Typenschild aufgedruckten Druck
erzeugt?
K32__Seite 37
Das ist Unsinn; eine Pumpe erzeugt nur den Druck, der seitens der Anlage gefördert
wird. Die Druckangabe dient der Dimensionierung.
K[35]
Was ist die spezifische Förderarbeit?
K35__Seite 37
Die spezifische Förderarbeit beschreibt, unabhängig vom Massenstrom, welche spezifischen
Arbeiten zu überwinden sind: spezifische Druckenergie, Höhenenergie, kinetische
Energie und die spezifischen Verluste (Gleichung 3.25). Die Pumpe muss, aus
energetischen Betrachtungen heraus, genau diese Energie zur Verfügung stellen.
K[6]
Die spezifische Förderarbeit bestimmt allein die Pumpenleistung.
a) ja
b) nein
c) Theoretisch ja, real muss man noch Reibungsverluste im Triebwerk berücksichtigen.
K6__Seite 37
b) Multipliziert man die spezifische Förderarbeit mit dem Massenstrom, erhält man die
Leistung, das heißt, die spezifische Förderarbeit ist ein Faktor (Gleichung 3.29).
K[64]
Fördern Pumpen bei einer Drehzahl immer einen konstanten Massenstrom?
K64__Seite 37
Ja, das ist ein wesentliches Merkmal von Verdrängerpumpen. Fast unabhängig vom
Gegendruck wird immer dieselbe Fluidmasse in den Arbeitsraum gefüllt und auch ausgeschoben.
Da die Leckagen mit höheren Gegendrücken steigen, sinkt der Massenstrom
auch ein wenig.
K[49]
Die kinetische Energie der Flüssigkeit spielt welche Rolle bei der Leistungsberechnung?
K49__Seite 37
Bei Pumpen kann man die kinetische Energie oft vernachlässigen. Betrachtet man nur
die Reservoirs, aus denen entnommen und in die gefördert wird, verschwinden die kinetischen
Energien an der Oberfläche. Betrachtet man die Rohrleitungen unmittelbar vor
und nach der Pumpe, ist es oft so, dass der Eintrittsquerschnitt größer ist als der Austrittsquerschnitt,
sodass die kinetischen Energien dann schon unterschiedlich sind. Der
Einfluss ist aber meistens sehr gering.
K[39]
Wie können die Ventilverluste bei einer Hubkolbenpumpe berechnet werden?
K39__Seite 37
Die Ventilverluste setzen sich aus den Dissipationen zusammen, die typischerweise
quadratisch mit der Strömungsgeschwindigkeit ansteigen. Man muss zwischen der
momentanen Geschwindigkeit (Gleichung 3.31) unterscheiden, die für die Kavitation
wichtig ist, und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit im Ventil (Gleichung 3.32),
die für Leistungsberechnungen verwendet wird.
K[71]
Der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad ist immer größer als der volumetrische
Wirkungsgrad?
a) ja
b) nein
c) Das kommt auf den Betriebspunkt an.
d) Sie sind immer gleich.
K71__Seite 37
c) Der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad gibt die Güte der Energiewandlung, einschließlich
der Reibung an. Der volumetrische Wirkungsgrad beschreibt die Dichtheit
der Maschinen. Pauschal kann man nicht voraussagen, welcher besser und schlechter
ist.
K[23]
Warum ist der Liefergrad bei Verdichtern vom Gegendruck abhängig?
K23__Seite 42
Sofern Verdichter über einen Schadraum verfügen, expandiert die eingeschlossene Gasmasse,
wenn der Kolben vom OT zum UT verfährt. Diese Gasmasse ist umso grösser, je
höher der Gegendruck ist. Somit wird auch ein größeres Volumen benötigt, um das Gas
auf Ansaugbedingungen zu expandieren.
K[37]
Der Füllungsgrad ist immer größer als der Liefergrad?
a) ja
b) nein
c) Das hängt von anderen Faktoren ab.
K37__Seite 42
b) Der Liefergrad setzt sich multiplikativ aus den einzelnen Faktoren zusammen, zu
denen auch der Füllungsgrad gehört. Da jeder Faktor maximal „eins“ werden kann,
kann der Liefergrad maximal den Wert des Füllungsgrades annehmen.
K[43]
Was ist Kavitation und warum ist sie schädlich?
K43__Seite 47
Kavitation bedeutet, dass Gas/Dampfblasen in einer Flüssigkeit entstehen, indem der
Dampfdruck unterschritten wird und/oder eine sehr hohe Schergeschwindigkeit auftritt.
Diese Gasblasen implodieren in Bereichen höheren Drucks und es kommt zu lokal sehr
hohen Strömungsgeschwindigkeiten, die zu einer Werkstoffschädigung führen können.
Daneben wird der geförderte Massenstrom reduziert, da der Arbeitsraum nicht mehr
vollständig mit Flüssigkeit gefüllt wird. Zudem sind Geräusche (eine Art „Rasseln“) zu
hören.
K[66]
Hubkolbenpumpen verfügen meist über zwangsgesteuerte Ventile.
a) ja
b) nein
c) meistens
K66__Seite 47
b) Verdrängerpumpen verfügen entweder über druckgesteuerte Ventile oder mechanische
Steuerscheiben (Abbildung 35).
K[11]
Ventile verursachen nur einen Strömungswiderstand. Sie öffnen sofort, sobald ein
Druckgleichgewicht zwischen innerem und äußerem Druck anliegt.
a) ja
b) nein
c) Das kommt darauf an, wie groß der Strömungswiderstand ist.
K11__Seite 47
b) Beim Öffnen der Ventile strömt noch nichts, daher scheidet diese Option aus. Aufgrund
der Auflagefläche (Ventilsitz) ist immer ein größerer Druck zum Öffnen des Ventils
erforderlich. Bei einer vorteilhaften Auslegung/Dimensionierung benötigt man
jedoch nur eine sehr geringe Druckdifferenz.
K[45]
Welche Pumpen-Bauart kann konstruktiv bedingt die höchsten Drücke erzeugen und
warum?
K45__Seite 51
Außer bei Membranpumpen treten immer Leckagen auf. Daher können nur mit Membranpumpen
extrem hohe Drücke erzeugt werden.
K[85]
Werden Hubkolbenpumpen immer über Ventile befüllt und entleert?
K85__Seite 51
Nein, es können auch Steuerscheiben eingesetzt werden.
K[48]
Warum gibt es unterschiedliche Anordnungen von Kolbenpumpen?
K48__Seite 51
Meistens hängt das von der Einbaulage und von den Einbauverhältnissen ab. Es gibt
keine generelle Auslegungsrichtlinie.
K [17]
Worin unterscheiden sich Hubkolbenpumpen und Rotationskolbenpumpen hauptsächlich?
K17__Seite 54
Hubkolbenpumpen können höhere Enddrücke erzeugen, bauen aber größer, verursachen
eine nennenswerte Volumenstrompulsation und benötigen daher i. d. R. Windkessel.
Weiterhin ist oft eine Ventilsteuerung notwendig. Die zulässigen Drehzahlen sind
geringer.
K[50]
Nennen Sie verschiedene Arten von Rotationskolbenpumpen.
K50__Seite 54
Innen- und Außenzahnrad- und Flügelzellenpumpe
K [51]
Welche Funktion haben Windkessel und sind sie immer erforderlich?
K51__Seite 60
Windkessel haben eine Pufferfunktion: Sie sollen die instationäre Strömung in den Stutzen
in eine stationäre Strömung wandeln. Ohne Windkessel wäre ansonsten oft die
Druckabsenkung bei der Beschleunigung der Flüssigkeitssäule zu groß und die Flüssigkeit
würde kavitieren. Auf der Druckseite hingegen würde eine zu große zu beschleunigende
Flüssigkeitssäule zu einer erheblichen Belastung des Triebwerks und der
Antriebsmaschine führen. Auf Windkessel kann i. d. R. nur verzichtet werden, wenn die
Strecken zwischen Pumpe und Reservoir sehr kurz sind. Es muss aber im Einzelfall
immer geprüft werden.
K[87]
Die Strömung verläuft in Hubkolbenpumpenanlagen immer in allen Leitungen quasi
stationär.
a) ja
b) Nein, alle Leistungen werden instationär durchströmt.
c) sowohl als auch
K87__Seite 60
c) und ggf. b) Die Auslegung soll so erfolgen, dass die Leitungen zwischen Reservoir
und Windkessel stationär durchströmt werden. Da aber real der Druck im Windkessel
immer schwankt, liegen auch minimale Instationaritäten in allen Leitungen vor, die
jedoch oft vernachlässigt werden können. Die Stutzen hingegen werden immer instationär
durchströmt.
