Arbeitsblatt Gaskreisprozesse mit Lösungen

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1.Leicht
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Ein idealer Otto-Prozess hat ein Verdichtungsverhältnis von 12. Zu Beginn der Verdichtung hat die Luft 290 K, und die höchste Temperatur im Prozess beträgt 1500 K. Verwende die Annahmen des Kaltluft-Standards: Luft ist ein ideales Gas mit konstanten spezifischen Wärmekapazitäten, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) und cv = 0,718 kJ/(kg·K). Bestimme die Nutzarbeit w pro Kilogramm Luft in kJ/kg.

r = 12T1 = 290 KT3 = 1500 Kk = 1,4cv = 0,718 kJ/(kg·K)
w = kJ/kg
2.Leicht
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In einem idealen Otto-Prozess mit einem Verdichtungsverhältnis von 9,5 tritt die Luft mit 15 °C in den Verdichtungstakt ein. Verwende die Annahmen des Kaltluft-Standards: Luft ist ein ideales Gas mit konstanten spezifischen Wärmekapazitäten, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) und cv = 0,718 kJ/(kg·K). Bestimme die Temperatur T2 am Ende der Verdichtung in K.

r = 9,5T1 = 15 °Ck = 1,4
T2 = K
3.Mittel
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Ein idealer Diesel-Prozess hat ein Verdichtungsverhältnis r = 22 und ein Einspritzverhältnis rc = v₃/v₂ = 1,5. Verwende die Annahmen des Kaltluft-Standards: Luft ist ein ideales Gas mit konstanten spezifischen Wärmekapazitäten, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) und cv = 0,718 kJ/(kg·K). Bestimme seinen thermischen Wirkungsgrad η in Prozent.

r = 22rc = 1,5k = 1,4
η = %
4.Mittel
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Ein idealer Diesel-Prozess hat ein Verdichtungsverhältnis r = 14 und ein Einspritzverhältnis rc = v₃/v₂ = 1,8. Verwende die Annahmen des Kaltluft-Standards: Luft ist ein ideales Gas mit konstanten spezifischen Wärmekapazitäten, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) und cv = 0,718 kJ/(kg·K). Bestimme seinen thermischen Wirkungsgrad η in Prozent.

r = 14rc = 1,8k = 1,4
η = %
5.Schwer
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Ein idealer Joule-Prozess (Brayton) arbeitet mit einem Verdichterdruckverhältnis von 14. Verwende die Annahmen des Kaltluft-Standards: Luft ist ein ideales Gas mit konstanten spezifischen Wärmekapazitäten, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) und cv = 0,718 kJ/(kg·K). Bestimme seinen thermischen Wirkungsgrad η in Prozent.

rp = 14k = 1,4
η = %
6.Schwer
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Ein idealer Joule-Prozess (Brayton) arbeitet mit einem Verdichterdruckverhältnis von 6. Verwende die Annahmen des Kaltluft-Standards: Luft ist ein ideales Gas mit konstanten spezifischen Wärmekapazitäten, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) und cv = 0,718 kJ/(kg·K). Bestimme seinen thermischen Wirkungsgrad η in Prozent.

rp = 6k = 1,4
η = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. w = 324 kJ/kg
  2. 2. T2 = 709,1 K
  3. 3. η = 68,3 %
  4. 4. η = 60,32 %
  5. 5. η = 52,95 %
  6. 6. η = 40,07 %

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