1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4400 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 3300 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 4400 kJQL = 3300 kJ
η = %
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 150 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 42 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.
Ẇ = 150 MWη = 42%
Q̇L = MW
3.Mittel
Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2900 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 300 °C auf und gibt 1559 kJ ab. Bestimme die Temperatur TL des kalten Reservoirs in °C.
TH = 300 °CQH = 2900 kJQL = 1559 kJ
TL = °C
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 850 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 44 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad ηII, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.
TH = 850 °CTL = 25 °Cη = 44%
ηII = %
5.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 22 °C, während es draußen 0 °C sind, und liefert 5 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 22 °CTL = 0 °CQ̇H = 5 kW
Ẇmin = kW
6.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -25 °C in einer Küche mit 25 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 1,5 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 25 °CTL = -25 °CQ̇L = 1,5 kW
Ẇmin = kW
Lösungsschlüssel
- 1. η = 25 %
- 2. Q̇L = 207,1 MW
- 3. TL = 34,97 °C
- 4. ηII = 59,9 %
- 5. Ẇmin = 0,3727 kW
- 6. Ẇmin = 0,3022 kW
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