Wärmelehre
Die Magie des Feuers seit der Steinzeit oder die Tatsache, dass im antiken Griechenland Feuer als eines der vier Elemente, aus denen die Welt bestehen sollte, angesehen wurde, zeigt die große Bedeutung der Wärme für das menschliche Leben.
Die Magie des Feuers seit der Steinzeit oder die Tatsache, dass im antiken Griechenland Feuer als eines der vier Elemente, aus denen die Welt bestehen sollte, angesehen wurde, zeigt die große Bedeutung der Wärme für das menschliche Leben.
Der Druck eines Gases wird von 1,2 bar auf 3,6 bar erhöht.
Dabei ändert sich das Volumen auf 0,5 m³.
Wie groß war das Volumen vorher ?
siehe Bild
Was versteht man unter einer „ Isothermen Zustandsänderung “ ?
Bei der Isothermen Zustandsänderung bleibt die Temperatur konstant, Druck und Volumen ändern sich. Formel Isotherme Zustandsänderung: p1 · V1 = p2 · V2
Welche spez. Wärmemenge muss man 1 kg Wasser zuführen, um es von 18 °C in Sattdampf von 100 °C umzuwandeln ?
( r = 2260 KJ / Kg, cw = 4,19 KJ / KgK )
siehe Bild
Welcher Aggregatzustand liegt vor beim „ Siedepunkt “ und beim „ Sättigungspunkt “
Welche Werte bleiben gleich und welche Werte verändern sich ?
Siedepunkt = 100 % Wasser Sattdampfpunkt = 100 % Dampf p, δ bleiben gleich h, s, v, x-Gehalt steigen
Was versteht man unter „ Kondensation “ ?
Unter Kondensation versteht man das Entziehen der Verdampfungswärme ( Aggregatzustandsänderung ) bei konstanter Temperatur und konstantem Druck. Das Volumen wird dabei wesentlich kleiner. p,T bleiben konstant, V fällt.
Warum muss der ND-Dampf kondensiert werden ?
Warum geschieht das bei geringem Absolutdruck und was wird dem Dampf dabei entzogen ?
Dampf muss kondensiert werden, weil Dampf nicht gepumpt werden kann. Damit das Kondensat wieder zum Speisewasserbehälter gepumpt werden kann. Geringer Absolutdruck ( Vakuum ), um ein möglichst großes Wärmegefälle auszunutzen. Dem Dampf wird die Verdampf
Was ändert sich bei einer „ Drosselung “ ?
Bei der Drosselung nimmt das Arbeitsvermögen des Dampfes ( Druck und Temperatur ) ab, ohne das Arbeit verrichtet wird. Die Dampfqualität verschlechtert sich. Volumen, Entropie und ggf. x-Gehalt steigen, Enthalpie bleibt gleich. ( v,s,x steigt ,
Wie groß ist die im ZÜ aufzuwendende Wärmemenge um HD-Abdampf von 30 bar und 350 °C
auf Frischdampftemperatur von 550 °C zu bringen, wenn die Rohrleitungsverluste 2 bar betragen ?
( Werte aus h,s-Diagramm )
siehe Bild
Wie hoch ist der Wärmeinhalt von Dampf mit 60 bar und einem x-Gehalt von 10 % ?
( Werte aus h,p - Diagramm )
Geg: 60 bar, x = 0,1 Lös: 1400 KJ / Kg
Wozu dient das „ p,v - Diagramm “ ?
( Anmerkung : Es kann auch nach dem h,p oder h,s Diagramm gefragt werden ! )
Das p-v Diagramm dient zur Ermittlung das spezifischen Volumens in Abhängigkeit des x-Gehaltes im Nassdampfgebiet
Welches sind die „thermischen Zustandsgrößen“ und welche dieser Größen verändern sich bei einer „ Isentropen Zustandsänderung “ ?
- Absolutdruck = pabs [bar] - Absoluttemperatur = T [K] - Volumen = v [m³]
Stellen Sie graphisch den Verlauf der Aggregatzustandsänderung von „ flüssig “ in „ gasförmig “ bei einem Druck von 10 bar dar
und tragen Sie alle Werte ein.
siehe Bild
Wie verhält sich die Verdampfungswärme bei steigendem Druck und ab wann gibt es keine mehr ?
Bei steigendem Druck wird die Verdampfungswärme geringer. Bei 221,29 bar gibt es keine Verdampfungswärme mehr
Wie hoch ist die „ effektive Leistung “ einer MD-Turbine mit einem Dampfmassenstrom von 870 t/h,
einem HZÜ-Dampfzustand von 30 bar, 500 °C und einem MD-Dampfaustrittszustand von 3 bar, 250 °C ?
siehe Bild
Stellen Sie im h,s-Diagramm den gesamten Expansionsverlauf einer Kondensationsturbine dar und geben Sie folgende Werte an:
a) Wärmeinhalt des Frischdampfes.
b) Adiabates, polytropes Wärmegefälle und Wirkungsgrad HD-Turbine.
c) Adiabates, polytropes Wärmegefälle und Wirkungsgrad MD/ND-Turbine.
d) Gesamtwirkungsgrad der Turbine.
Gegeben:
- Frischdampfdruck 170 bar
- Frischdampftemperatur 550 °C
- HD-Abdampfdruck 40 bar
- HD-Abdampftemperatur 350 °C
- Heiße ZÜ-Druck 36 bar
- Heiße ZÜ-Temperatur 550 °C
- Kondensatordruck 0,05 bar
- x-Gehalt des ND-Abdampfes 0,9
siehe Bild
Rechnen Sie folgende werte
siehe Bild
Der Überdruck im Kondensator beträgt –0,733 bar. Der Atmosphärendruck beträgt 1000 mbar.
Wie hoch ist der absolute Druck und wie hoch ist das Vakuum ?
siehe Bild
Eine Bleiplatte hat bei 20 °C eine Fläche von 300 cm². Um wieviel vergrößert sich die Platte,
wenn sie auf 80 °C erwärmt wird und die Wärmedehnzahl 2,9 mal 10-5 / K beträgt ?
siehe Bild
50 kg Öl von 22 °C sollen zum Sieden gebracht werden. Die Siedetemperatur beträgt 383 °C.
Die spez. Wärmekapazität des Öles beträgt 1,675 kJ / kgK .
Welche Wärme ist aufzuwenden ?
siehe Bild
Welches sind die „ Fixpunkte “ der Celsiusskala und welche physikalischen Erscheinungen liegen diesen zugrunde ?
0 °C = Schmelzpunkt von Eis bei 1013 mbar 100 °C = Siedepunkt von Wasser bei 1013 mbar
Was versteht man unter dem Begriff „ Temperaturgradient “ ?
Der Temperaturgradient ist ein Maß für die zulässige Temperaturänderungsgeschwindigkeit, in der Zeiteinheit eine Minute
Das Öl in einem Behälter hat bei einer Temperatur von 18 °C ein Volumen von 3000 Liter.
Wie groß wird das Volumen, wenn die Temperatur auf 53 °C erhöht wird
und die Wärmedehnzahl des Öles 7,3 mal 10-4 / K beträgt ?
siehe Bild
Wie lautet der erste Hauptsatz der Wärmelehre ?
Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden, sondern nur von einem Stoff oder Körper auf einen anderen übertragen werden, die Erscheinungsform der Energie kann sich dabei ändern.
Welcher rechnerische Zusammenhang besteht zwischen Wärme-, mechanischer- und elektrischer Energie ?
Wärmeenergie = mechanische Energie = elektrische Energie 1 J = 1 Nm = 1 Ws
2 Tonnen Stahl werden von 20 °C auf 1000 °C erwärmt. Wie groß ist die erforderliche Wärmemenge,
wenn 10 % Strahlungsverluste auftreten und die spez. Wärmekapazität für diesen Stahl 0,43 kJ / kgK beträgt ?
siehe Bild
Bei Rückkühlung werden zwei Wassermassen miteinander vermischt.
Die Masse m1 beträgt 100 kg und die Temperatur beträgt 75 °C.
Die Masse m2 beträgt 40 kg und die Temperatur 82 °C.
Der " c Wert " für Wasser ist 4,19 kJ / kgK.
Wie hoch ist die Mischtemperatur ?
siehe Bild
Welche Wärmemenge wird benötigt, um 250 t Wasser von 20 °C und 0,36 bar auf 530 °C und 170 bar zu erwärmen ?
siehe Bild
Auf welche Temperatur bringt man Wasserdampf von 10 bar und 340 °C bei gleichbleibendem Druck,
wenn man eine spez. Enthalpie von 362,5 kJ / kg zugibt ?
siehe Bild
Was versteht man unter dem „ Heizwert “ ?
Der Heizwert Hu ist die Wärmemenge, die bei vollkommener Verbrennung von 1 kg oder 1 m³ Brennstoff freigesetzt wird, wenn der Wassergehalt nach der Verbrennung noch in dampfförmigem Zustand vorliegt.
Unter einem Druck von 2,5 bar füllen 5 kg eines Gases mit einer Temperatur von 200 °C einen Raum von 200 m³.
Welches spez. Volumen im Normzustand hat dieses Gas ?
siehe Bild
-
- 1 / 30
-
Cartes-fiches
Der Druck eines Gases wird von 1,2 bar auf 3,6 bar erhöht.
Dabei ändert sich das Volumen auf 0,5 m³.
Wie groß war das Volumen vorher ?
siehe Bild
Was versteht man unter einer „ Isothermen Zustandsänderung “ ?
Bei der Isothermen Zustandsänderung bleibt die Temperatur konstant, Druck und Volumen ändern sich. Formel Isotherme Zustandsänderung: p1 · V1 = p2 · V2
Welche spez. Wärmemenge muss man 1 kg Wasser zuführen, um es von 18 °C in Sattdampf von 100 °C umzuwandeln ?
( r = 2260 KJ / Kg, cw = 4,19 KJ / KgK )
siehe Bild
Welcher Aggregatzustand liegt vor beim „ Siedepunkt “ und beim „ Sättigungspunkt “
Welche Werte bleiben gleich und welche Werte verändern sich ?
Siedepunkt = 100 % Wasser Sattdampfpunkt = 100 % Dampf p, δ bleiben gleich h, s, v, x-Gehalt steigen
Was versteht man unter „ Kondensation “ ?
Unter Kondensation versteht man das Entziehen der Verdampfungswärme ( Aggregatzustandsänderung ) bei konstanter Temperatur und konstantem Druck. Das Volumen wird dabei wesentlich kleiner. p,T bleiben konstant, V fällt.
Warum muss der ND-Dampf kondensiert werden ?
Warum geschieht das bei geringem Absolutdruck und was wird dem Dampf dabei entzogen ?
Dampf muss kondensiert werden, weil Dampf nicht gepumpt werden kann. Damit das Kondensat wieder zum Speisewasserbehälter gepumpt werden kann. Geringer Absolutdruck ( Vakuum ), um ein möglichst großes Wärmegefälle auszunutzen. Dem Dampf wird die Verdampf
Was ändert sich bei einer „ Drosselung “ ?
Bei der Drosselung nimmt das Arbeitsvermögen des Dampfes ( Druck und Temperatur ) ab, ohne das Arbeit verrichtet wird. Die Dampfqualität verschlechtert sich. Volumen, Entropie und ggf. x-Gehalt steigen, Enthalpie bleibt gleich. ( v,s,x steigt ,
Wie groß ist die im ZÜ aufzuwendende Wärmemenge um HD-Abdampf von 30 bar und 350 °C
auf Frischdampftemperatur von 550 °C zu bringen, wenn die Rohrleitungsverluste 2 bar betragen ?
( Werte aus h,s-Diagramm )
siehe Bild
Wie hoch ist der Wärmeinhalt von Dampf mit 60 bar und einem x-Gehalt von 10 % ?
( Werte aus h,p - Diagramm )
Geg: 60 bar, x = 0,1 Lös: 1400 KJ / Kg
Wozu dient das „ p,v - Diagramm “ ?
( Anmerkung : Es kann auch nach dem h,p oder h,s Diagramm gefragt werden ! )
Das p-v Diagramm dient zur Ermittlung das spezifischen Volumens in Abhängigkeit des x-Gehaltes im Nassdampfgebiet
Welches sind die „thermischen Zustandsgrößen“ und welche dieser Größen verändern sich bei einer „ Isentropen Zustandsänderung “ ?
- Absolutdruck = pabs [bar] - Absoluttemperatur = T [K] - Volumen = v [m³]
Stellen Sie graphisch den Verlauf der Aggregatzustandsänderung von „ flüssig “ in „ gasförmig “ bei einem Druck von 10 bar dar
und tragen Sie alle Werte ein.
siehe Bild
Wie verhält sich die Verdampfungswärme bei steigendem Druck und ab wann gibt es keine mehr ?
Bei steigendem Druck wird die Verdampfungswärme geringer. Bei 221,29 bar gibt es keine Verdampfungswärme mehr
Wie hoch ist die „ effektive Leistung “ einer MD-Turbine mit einem Dampfmassenstrom von 870 t/h,
einem HZÜ-Dampfzustand von 30 bar, 500 °C und einem MD-Dampfaustrittszustand von 3 bar, 250 °C ?
siehe Bild
Stellen Sie im h,s-Diagramm den gesamten Expansionsverlauf einer Kondensationsturbine dar und geben Sie folgende Werte an:
a) Wärmeinhalt des Frischdampfes.
b) Adiabates, polytropes Wärmegefälle und Wirkungsgrad HD-Turbine.
c) Adiabates, polytropes Wärmegefälle und Wirkungsgrad MD/ND-Turbine.
d) Gesamtwirkungsgrad der Turbine.
Gegeben:
- Frischdampfdruck 170 bar
- Frischdampftemperatur 550 °C
- HD-Abdampfdruck 40 bar
- HD-Abdampftemperatur 350 °C
- Heiße ZÜ-Druck 36 bar
- Heiße ZÜ-Temperatur 550 °C
- Kondensatordruck 0,05 bar
- x-Gehalt des ND-Abdampfes 0,9
siehe Bild
Rechnen Sie folgende werte
siehe Bild
Der Überdruck im Kondensator beträgt –0,733 bar. Der Atmosphärendruck beträgt 1000 mbar.
Wie hoch ist der absolute Druck und wie hoch ist das Vakuum ?
siehe Bild
Eine Bleiplatte hat bei 20 °C eine Fläche von 300 cm². Um wieviel vergrößert sich die Platte,
wenn sie auf 80 °C erwärmt wird und die Wärmedehnzahl 2,9 mal 10-5 / K beträgt ?
siehe Bild
50 kg Öl von 22 °C sollen zum Sieden gebracht werden. Die Siedetemperatur beträgt 383 °C.
Die spez. Wärmekapazität des Öles beträgt 1,675 kJ / kgK .
Welche Wärme ist aufzuwenden ?
siehe Bild
Welches sind die „ Fixpunkte “ der Celsiusskala und welche physikalischen Erscheinungen liegen diesen zugrunde ?
0 °C = Schmelzpunkt von Eis bei 1013 mbar 100 °C = Siedepunkt von Wasser bei 1013 mbar
Was versteht man unter dem Begriff „ Temperaturgradient “ ?
Der Temperaturgradient ist ein Maß für die zulässige Temperaturänderungsgeschwindigkeit, in der Zeiteinheit eine Minute
Das Öl in einem Behälter hat bei einer Temperatur von 18 °C ein Volumen von 3000 Liter.
Wie groß wird das Volumen, wenn die Temperatur auf 53 °C erhöht wird
und die Wärmedehnzahl des Öles 7,3 mal 10-4 / K beträgt ?
siehe Bild
Wie lautet der erste Hauptsatz der Wärmelehre ?
Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden, sondern nur von einem Stoff oder Körper auf einen anderen übertragen werden, die Erscheinungsform der Energie kann sich dabei ändern.
Welcher rechnerische Zusammenhang besteht zwischen Wärme-, mechanischer- und elektrischer Energie ?
Wärmeenergie = mechanische Energie = elektrische Energie 1 J = 1 Nm = 1 Ws
2 Tonnen Stahl werden von 20 °C auf 1000 °C erwärmt. Wie groß ist die erforderliche Wärmemenge,
wenn 10 % Strahlungsverluste auftreten und die spez. Wärmekapazität für diesen Stahl 0,43 kJ / kgK beträgt ?
siehe Bild
Bei Rückkühlung werden zwei Wassermassen miteinander vermischt.
Die Masse m1 beträgt 100 kg und die Temperatur beträgt 75 °C.
Die Masse m2 beträgt 40 kg und die Temperatur 82 °C.
Der " c Wert " für Wasser ist 4,19 kJ / kgK.
Wie hoch ist die Mischtemperatur ?
siehe Bild
Welche Wärmemenge wird benötigt, um 250 t Wasser von 20 °C und 0,36 bar auf 530 °C und 170 bar zu erwärmen ?
siehe Bild
Auf welche Temperatur bringt man Wasserdampf von 10 bar und 340 °C bei gleichbleibendem Druck,
wenn man eine spez. Enthalpie von 362,5 kJ / kg zugibt ?
siehe Bild
Was versteht man unter dem „ Heizwert “ ?
Der Heizwert Hu ist die Wärmemenge, die bei vollkommener Verbrennung von 1 kg oder 1 m³ Brennstoff freigesetzt wird, wenn der Wassergehalt nach der Verbrennung noch in dampfförmigem Zustand vorliegt.
Unter einem Druck von 2,5 bar füllen 5 kg eines Gases mit einer Temperatur von 200 °C einen Raum von 200 m³.
Welches spez. Volumen im Normzustand hat dieses Gas ?
siehe Bild
