Grundlagen

Question 1

Spezifische Wärmekapazitäten (temperaturabhängig)

Answer 1

Wärmemenge zur Temperaturerhöhung um 1K für 1kg eines Stoffes
- bei konstantem spez. Volumen cv [J / (kg K)]
- bei konstantem Druck cp [J / (kg K)]

Question 2

Isentropenexponent k oder κ mit k = cp / cv [–]

Answer 2

• einatomige Gase (He, Ar,…): 1,67
• zweiatomige Gase (H2, O2, N2, …): 1,4
• mehratomige Gase (SO2, NH3,…): 1,3

Question 3

Spezielle Gaskonstante R [J / (kg K)]

Answer 3

R_Gas = [(p v ) / T]_Gas = konst

Question 4

Geschwindigkeiten [m / s] und Machzahlen [–]

Answer 4

• Strömung im Absolutsystem (Gehäuse) c
• Strömung im Relativsystem (Rotor) w
• Umfangsgeschwindigkeit des Rotors u
• Schallgeschwindigkeit a, Machzahl Ma= c / a, Relative Machzahl Ma_rel = w / a, Totale Machzahl Ma_t = c / a_t

Question 5

Fluide

Answer 5

Stoffe oder Stoffgemische in fließfähigem Zustand, d.h. ohne nennenswerten
Widerstand gegen Verformungen (Flüssigkeiten, Dämpfe, Gase)

Question 6

spezifisch

Answer 6

auf die Masse bzw. den Massenstrom bezogen

Question 7

Statischer Zustand

Answer 7

repräsentiert ‚tatsächliche‘ physikalische Größen, i.e. thermische, kinetische und geodätische Energieformen sind explizit aufgeschlüsselt

Question 8

Totalzustand (Index ‚t‘)

Answer 8

ist eine Modellvorstellung des Gesamtenergiegehaltes: Vorliegende Energieformen (Geschwindigkeits- und Lageenergie) isentrop umgewandelt in einen ‚fiktiven‘ Ruhezustand

Question 9

Isochore und Isobare im h-s-Diagramm

Answer 9

Isochore sind steiler als Isobare. Senkrechte zur x-Achse Strecken vom Totalzustand (größer) zum statischer Zustand (niedriger), und umgekehrt, stellen isentrope Zustandsänderungen dar

Question 10

Allgemeine Gleichung der spezifischen Enthalpie

Answer 10

dh = c_p ⋅ dT (vereinfacht)

Question 11

Zustandsgleichung der Gase

Answer 11

p ⋅ V = m ⋅ R ⋅ T oder p ⋅ v = R ⋅ T

Question 12

Zustandsänderungen für Kraft- und Arbeitsmaschinen

Answer 12

[zwei h-s-Diagramme zeichnen]

Question 13

Reale Zustandsänderung in
einer Verdichterstufe im p-v-Diagramm

Answer 13

Druck steigt beim Rotor UND beim Stator, weil es ein statischer Zustand ist. In einem Totalzustand würde der Druck beim Stator konstant bleiben.

Question 14

Reibungsverlustenergie E_R

Answer 14

• E_R ~ c²
• E_R= Σ(λ⋅1/d⋅c^2/2)+Σ(ζ⋅c^2/2)
• λ: Rohrreibungszahl = f(Re, rel. Rohrrauhigkeit)
  l: Rohrlänge des betrachteten Teilstücks
  d: Rohrinnendurchmesser
  c: mittlere Strömungsgeschwindigkeit
  ζ: Widerstandsbeiwert von Formstücken und Einbauten (Kühlern etc. )

Question 15

Rohrreibungsbeiwert λ als Funktion der Reynolds-Zahl (3 Bereiche)

Answer 15

• laminarer Bereich (Re<2320): λ = 64/Re
• Turbulent und ‚hydraulisch glatt‘ (2320<Re<105): λ =0,316/(Re)^0,25
• Turbulent und ‚Hydraulisch rauh‘ (nach der Grenzkurve): λ =2 log(R/k)+1,74

Question 16

Einfache Anlagenkennlinie (‚Rohrkennlinie‘)

Answer 16

• spez. Stutzenarbeit Y vs. Volumenstrom V ̇
• Y_stat = konst.
• Y_dyn = f(V ̇)