Aufgabe Mischkammer < Thermodynamik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo, wir haben zur Vorbereitung einer Thermodynamik Klausur versucht eine Aufgabe zu lösen, kommen aber an manchen Stellen nicht weiter.
Also bevor ich lange drum rum rede, erstmal die Aufgabe:
"Es wird eine Mischkammer (offenes System) betrachtet, wo flüssiges Wasser im Siedezustand (Temperatur: 152°C; Massestrom 5 kg/s) mit überhitzem Dampf (Temperatur: 200 °C; Druck: 5 MPa; Massenstrom 20 kg/s) stationär vermischt wird. Die Mischkammer kann beheizt bzw. gekühlt werden, um den Austrittzustand zu steuern."
Folgende Werte sind in einer Tabelle gegeben:
Sättigungsgrößen für Wasserdampf
p[MPa] | T[°C] | h'[kJ/kg] | h''[kJ/kg] | s'[kJ/kg*K] | s''[kJ/kg*K]
0,2 | 120,4 | 504,8 | 2707,0 | 1,530 | 7,127
0,3 | 133,7 | 561,6 | 2725,0 | 1,672 | 6,992
0,5 | 152,0 | 640,4 | 2749,0 | 1,861 | 6,821
Stoffdaten für überhitzen Wasserdampf bei p=0,5 MPa
T[°C] | h[kJ/kg] | s[kJ/kg*K]
200 | 2855,0 | 7,058
250 | 2960,0 | 7,269
a) Die Kammer wird zunächst adiabat betrieben. Berechnen Sie den Austrittszustand (Temperatur, Dampfgehalt, Druck, spezifische Enthalie) des vermischten Fluides
==> Dampfgehalt, Druck und spezifische Enthalpie bekommen wir hin:
Dampfgehalt x=0,84
p=5 bar
h_aus=2412,08 kJ/kg
Ist alles laut Lösung korrekt.
Aber wie zum Teufel berechnet man die Temperatur der beiden gemischten Fluide?? Man hat ja keine Wärmekapazität gegeben.
Haben alles mögliche probiert, aber sind nicht auf das Ergebnis gekommen. Haben auch schon überlegt ob man irgendwie interpolieren muss? Das Ergebnis sagt es müssten 151,85 °C sein.
b) Berechnen Sie die Entropieproduktionsrate S_irr des adiabaten Mischvorgangs gemäß Aufgabenteil a)
==> Wir kommen hier auf einen Wert von 0,22 kW/K, die Lösung sagt jedoch 0,21 kW/K. Sind wir falsch oder die Lösung?
Berechnet haben wir S_irr mit der Formel S_irr=(Massestrom)*(s2-s1)
für das siedende Wasser und den überhitzen Dampf separat und die beiden dann addiert. s2 haben wir errechnet mit s2=(1-x)s'*(x)s'' wo wir einen Wert von 6,0274 kJ/kg*K raus haben.
Ist das der richtige Weg??
c) Berechnen Sie den Austrittszustand gemäß a) unter der Vorgabe, dass es sich bei den beiden zuströmenden Fluiden jeweils um ein ideales Gas [mm] (c_p_iG [/mm] = 2 kJ/kg*K) mit den angegebenen Massenströmen und Temperaturen handelt. Der Druck ist konstant bei p=0,5 MPa.
==> Also Temperatur kriegen wir hin (einfach die gemittelte Temperautr berechnen), der Druck und Dampfgehalt sind klar..
Aber wir haben Probleme die Austrittsenthalpie zu berechnen.
wir denken, mann muss irgendwie mit [mm] dh=c_p*dT [/mm] rechnen aber kommen da trotz langem versuchen nicht auf das richtige Ergebnis. Es müsste h=927,1 kJ/kg rauskommen.
Es wäre wirklich sehr nett, wenn uns jemand hilft mit Lösungsansätzen. Wir sitzen schon seit 2 Nachmittagen an dieser Aufgabe und brauchen nun echt mal Expertenrat.
Sind für jede Hilfe dankbar!
Anmerkung:
in der Tabelle bedeutet der indes ' = siedende Flüssigkeit und '' = trockender Dampf
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 15:03 Do 11.07.2013 | | Autor: | tobias155 |
niemand eine Idee?
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 01:58 Mi 31.07.2013 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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