1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3600 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1980 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 3600 kJQL = 1980 kJ
η = %
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 50 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 33 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇H aus dem Brennstoff.
Ẇ = 50 MWη = 33%
Q̇H = MW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 800 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 15 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 48 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad ηII, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.
TH = 800 °CTL = 15 °Cη = 48%
ηII = %
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -10 °C, indem sie 6,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -10 °CTH = 25 °CQ̇L = 6,5 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen -5 °C sind, und liefert 10 kW Wärme an das Haus. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 21 °CTL = -5 °CQ̇H = 10 kW
COPmax =
6.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4300 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 650 °C auf, verrichtet 2021 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 25 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 650 °CTL = 25 °CQH = 4300 kJW = 2021 kJ
Sgen = kJ/K
Lösungsschlüssel
- 1. η = 45 %
- 2. Q̇H = 151,5 MW
- 3. ηII = 65,62 %
- 4. Q̇H = 7,365 kW
- 5. COPmax = 11,31
- 6. Sgen = 2,986 kJ/K
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