Kreisprozesse

Thermodynamik

Das Kapitel Kreisprozesse in unserem Online-Kurs Thermodynamik besteht aus folgenden Inhalten:

1. Kreisprozesse

   Kreisprozesse

   

   6. Thermodynamische Kreisprozesse am Beispiel vom Carnot-ProzessLernziele:Du besitzt eine Übersicht über die wichtigsten rechtslaufenden thermodynamischen Kreisprozesse für die Umwandlung von Wärme in mechanische Energie (oder via Generator weiter in elektrische Energie) und kennst auch die linkslaufenden Kreisprozesse zur Beschreibung der Vorgänge in Wärmepumpen und Kompressionskältemaschinen. Dabei erwirbst Du die Kompetenzen, mit den für die jeweiligen Prozesse ...

2. Grundlagen thermodynamischer Kreisprozesse

   Kreisprozesse > Grundlagen thermodynamischer Kreisprozesse

   

   ... Funktionsweise gut anhand thermodynamischer Kreisprozesse erklären kann.Wichtige thermodynamische Kreisprozesse mit dem Arbeitsmittel kalorisch perfektes Gas für Wärmekraftmaschinen sind:Carnot-Prozess (rechtslaufend im Uhrzeigersinn) für jede WärmekraftanlageGleichraum-Prozess für OttomotorenGleichdruck-Prozess für DieselmotorenSeiliger-Prozess für Otto- und DieselmotorenJoule-Prozess für offene Gasturbinenanlagen und StrahltriebwerkeEricsson-Prozess ...

3. Carnot-Prozess als rechtsläufig orientierter Prozess

   Kreisprozesse > Carnot-Prozess als rechtsläufig orientierter Prozess

   

   Dieser Kreisprozess wurde 1824 von dem französischen Physiker und Ingenieur Sadi Carnot zum systematischen Studium der Vorgänge an der Watt´schen Dampfmaschine vorgeschlagen. Bis dahin existierten für die Dampfmaschine keine theoretischen Konstruktionsprinzipien, sondern nur Erfahrungswissen. Carnot hatte aber mit seinem Kreisprozess nicht nur die Dampfmaschine im Auge gehabt, sondern viel umfassender die Frage beantwortet, in welcher Reihenfolge welche thermodynamischen Zustandsänderungen ...

4. Wirkungsgrad bei Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit

   Kreisprozesse > Carnot-Prozess als rechtsläufig orientierter Prozess > Wirkungsgrad bei Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit

   

   In einem Produktionsprozess fallen pro Tag durch heißes Abwasser von 95 °C eine Wärme von 3,6 GJ an. Die Tagesmitteltemperatur der Umgebung betrage 18 °C.Welche mechanische Leistung in kW könnte daraus maximal gewonnen werden?Welcher prozentuale Anteil dieser Wärme ginge bei idealer Umwandlung zwangläufig technisch nicht weiter verwertbar an die Umgebung?Gegeben:maximale Prozesstemperatur: Tmax = (273,15 + 95,00) K = 368,15 Kminimale ...

5. Carnot-Prozess mit trockener Luft

   Kreisprozesse > Carnot-Prozess als rechtsläufig orientierter Prozess > Carnot-Prozess mit trockener Luft

   

   Ein rechtslaufender Carnot-Prozess mit dem Arbeitsmittel trockene Luft als kalorisch perfektes Gas starte bei einem Druck von 1 bar und einer Temperatur von 25 °C und verdichte diese zunächst isotherm auf 5 bar. Bei der anschließenden isentropen Verdichtung erreiche die Luft die maximale Prozesstemperatur von 1025 °C. Die Gaskonstante des Arbeitsmittels sei mit 287,12 $\frac{J}{kg \; K}$ gegeben.Ermitteln Sie die dimensionslosen Prozessparameter maximales Verdichtungsverhältnis, ...

6. Optimierung eines Carnot-Prozesses

   Kreisprozesse > Carnot-Prozess als rechtsläufig orientierter Prozess > Optimierung eines Carnot-Prozesses

   

   Ein rechtslaufender Carnot-Prozess mit dem Arbeitsmittel trockene Luft als kalorisch perfektes Gas starte bei einem Druck von 1 bar und einer Temperatur von 25 °C und erreiche im Prozess im vorgesehenen Zustandspunkt den maximalen Druck von 861,16 bar. Die maximale Prozesstemperatur betrage  1025 °C. Die Gaskonstante des Arbeitsmittels sei mit 287,12 $\frac{J}{kg \; K}$ gegeben.Ermitteln Sie die dimensionslose Kreisprozessarbeit und die spezifische Kreisprozessarbeit ...

7. Carnot-Prozess als linksläufig orientierter Prozess

   Kreisprozesse > Carnot-Prozess als linksläufig orientierter Prozess

   

   Bisher haben wir immer eine Folge von rechtslaufenden (mathematisch negativer Drehsinn = Uhrzeigersinn) Zustandsänderungen betrachtet. Die so orientierte Kreisprozessfläche ist demgemäß negativ orientiert. Bisher wurde auch immer betont, dass die Kreisprozessarbeit frei wird, also nach den thermodynamischen Vorzeichenvereinbarungen w < 0 gilt.Betrachtet man einen Carnot-Prozess mit einer linkslaufenden Folge von Zustandsänderungen (mathematisch positiver ...

8. Bewertung einer Heizung mit einer Wärmepumpe

   Kreisprozesse > Carnot-Prozess als linksläufig orientierter Prozess > Bewertung einer Heizung mit einer Wärmepumpe

   

   Zur Beheizung eines Raumes soll eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe eingesetzt werden. Der für deren Betrieb erforderliche Strom werde von einer mit Erdgas befeuerten Gasturbinenanlage bereitgestellt, die über einen elektrischen Wirkungsgrad von 35 % verfüge. Wie groß muss die Leistungszahl der Wärmepumpe mindestens sein, damit für die Erzeugung des benötigten Stromes nicht mehr Erdgas aufgewendet wird, als für die direkte Beheizung des Raumes ...