1.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 1000 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 38 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇H aus dem Brennstoff.
Ẇ = 1000 MWη = 38%
Q̇H = MW
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,8 gibt 4 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
COPHP = 3,8Q̇H = 4 kW
Ẇ = kW
3.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf 0 °C, indem sie 8,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = 0 °CTH = 30 °CQ̇L = 8,5 kW
Q̇H = kW
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 525 °C und einem kalten Reservoir mit 35 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 525 °CTL = 35 °C
ηmax = %
5.Schwer
Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 190 kW Wärme aus einer Quelle mit 450 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -20 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 30 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der dem Gefrierraum entzogen wird.
TH = 450 °CT0 = 30 °CTL = -20 °CQ̇H = 190 kW
Q̇L = kW
6.Schwer
Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 50 kW Wärme aus einer Quelle mit 650 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 27 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -15 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 27 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der dem Gefrierraum entzogen wird.
TH = 650 °CT0 = 27 °CTL = -15 °CQ̇H = 50 kW
Q̇L = kW
Lösungsschlüssel
- 1. Q̇H = 2632 MW
- 2. Ẇ = 1,053 kW
- 3. Q̇H = 9,434 kW
- 4. ηmax = 61,39 %
- 5. Q̇L = 558,7 kW
- 6. Q̇L = 207,4 kW
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