Thermodynamik < Maschinenbau < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:00 Mi 25.04.2012 | | Autor: | mbau16 |
| Aufgabe | Berechnen Sie den Wirkungsgrad eines 100kW-Benzinmotors, der unter Volllast eine Autobahnfahrt von 200km/h absolviert.
Teilaufgaben:
sinnvolle Systemgrenzen festlegen
Was geht rein/was geht raus? (Massenbilanz, Energiebilanz)
Was zählt als Nutzen, was zählt als Aufwand?
jeweils Nutzen und Aufwand berechnen
Energiebilanz neu zeichnen mit maßstabsgerechten Pfeilen
Zusatzinfo:
•Brennwert von Benzin:
•44MJ/kg = 44.000kJ/kg
•Dichte von Benzin: 0,8kg/l
•Luftbedarf Otto-Motor: 14,7
•(100kW =136PS)
•sonstige unbekannte Größen: sinnvoll abschätzen |
Hallo zusammen,
diese Aufgabe beschert mir Kopfschmerzen. Es ist die erste Übung in Thermodynamik 1 einer deutschen Fachhochschule. Grundlegend ist es doch so, dass ich nur den thermodynamischen Wirkungsgrad betrachten muss und nicht den mechanischen. Verstehe ich es richtig, dass der thermodynamische Wirkungsgrad den idealen Motor betrachtet und der mechanische von der Dissipation beeinträchtigt wird?
Des weiteren wäre ich sehr dankbar, wenn Ihr mir Euer Vorgehen hier schildern würdet.
Vielen Dank!
Gruß
mbau16
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 16:43 Mi 25.04.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
Die Angabe der Geschw. auf der Autobahn lässt mich eher darauf schließen, dass nach dem Gesamtwirkungsgrad gefragt ist.
die leistung die er bei 200km/h erbringen muss ist P=F*v
da er nicht beschleunigt, ist F die Reibungskraft in Luft (die restlichen Reibungen kann man erst mal vernachlässigen gegenüber der Luftreibung. um F abzuschätzen müßtest du einen [mm] c_w [/mm] Wert und Querschnitssfläche des Autos abschätzen.
om was über den Wirkungsgrad thermod. zu sagen, müsste man den Benzinverbrauch bei Vollast wissen oder abschätzen
Für mich sind da viel zu viele Angaben, die du annehmen musst, wenn das die wörtliche Aufgabe ist.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:46 Fr 27.04.2012 | | Autor: | mbau16 |
> Berechnen Sie den Wirkungsgrad eines 100kW-Benzinmotors,
> der unter Volllast eine Autobahnfahrt von 200km/h
> absolviert.
>
> Teilaufgaben:
> sinnvolle Systemgrenzen festlegen
> Was geht rein/was geht raus? (Massenbilanz,
> Energiebilanz)
> Was zählt als Nutzen, was zählt als Aufwand?
> jeweils Nutzen und Aufwand berechnen
> Energiebilanz neu zeichnen mit maßstabsgerechten
> Pfeilen
>
> Zusatzinfo:
> •Brennwert von Benzin:
> •44MJ/kg = 44.000kJ/kg
> •Dichte von Benzin: 0,8kg/l
> •Luftbedarf Otto-Motor: 14,7
> •(100kW =136PS)
> •sonstige unbekannte Größen: sinnvoll abschätzen
Guten Abend zusammen,
als erstes mal möchte ich mich bei leduart für seine Anwtort bedanken. Ich denke es ist hier alles eine Frage, wie ich meine Systemgrenzen setze. Betrachten wir nur einmal den Wirkungsgrad des Benzinmotors. Habe dazu folgenden Ansatz, komme hier aber mit den Einheiten durcheinander.
Wirkunsgrad:
[mm] \eta=\bruch{P_{ab}}{m*H_{s}}
[/mm]
Achtung: Das m steht für Massenstrom [mm] \bruch{kg}{s} [/mm] !!! Weiß nur nicht wie man einen Punkt über das m setzt.
Als erste möchte ich den Massenstrom berechnen.
[mm] m=\mathcal{P}*L_{ST}
[/mm]
m=0,8 [mm] \bruch{kg}{s}*14,7\bruch{kg}{kg}=11,76 \bruch{kg}{l}
[/mm]
Ich finde das schon logisch, so den Massenstrom zu berechnen, allerdings sehen das die Einheiten anders!
[mm] P_{ab}=100kW=100\bruch{kJ}{s}
[/mm]
[mm] \eta=\bruch{100\bruch{kJ}{s}}{11,76\bruch{kg}{l}*44000\bruch{kJ}{kg}}=0,00019
[/mm]
Irgendwie so muss es doch gehen. Könnt Ihr vielleicht ein bisschen Licht ins Dunkel bringen? Habe mich glaub ich komplett mit den Einheiten verhauen!
Vielen Dank!
Gruß
mbau16
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:19 Fr 27.04.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
wie kommst du auf 0.8kg/s das hiesse ja, dass der motor pro s 1l Benzin fräße?
Du musst den Benzinbedarf abschatze, also z.B 10l auf 100km bei vollast, das wäre bei 200m/h 20l=16kg/h=16/3600kg/s als Massestrom, die Luft kommt noch dazu aber ich seh nicht wie man die hier braucht, ausser für den [mm] CO_2 [/mm] ausstoß
Dann brauchst du aber den Brennwert, also die Energie/s aus den kg/s und den 44.000kJ/kg also bei den 10 l pro 100km
hast du dann die reingesteckte Leistung P=16/3600kg/s*44.000kJ/kg
dann erst kannst du den Wirkungsgrad ausrechnen.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:43 So 29.04.2012 | | Autor: | mbau16 |
Berechnen Sie den Wirkungsgrad eines 100kW-Benzinmotors,
der unter Volllast eine Autobahnfahrt von 200km/h absolviert.
Teilaufgaben:
sinnvolle Systemgrenzen festlegen
Was geht rein/was geht raus? (Massenbilanz, Energiebilanz)
Was zählt als Nutzen, was zählt als Aufwand?
jeweils Nutzen und Aufwand berechnen
Energiebilanz neu zeichnen mit maßstabsgerechten Pfeilen
Zusatzinfo:
•Brennwert von Benzin:
•44MJ/kg = 44.000kJ/kg
•Dichte von Benzin: 0,8kg/l
•Luftbedarf Otto-Motor: 14,7
•(100kW =136PS)
•sonstige unbekannte Größen: sinnvoll abschätzen
Hallo zusammen,
danke für die sehr gute Hilfe leduart. Was denkt Ihr über folgende Version?
Wirkunsgrad:
[mm] \eta=\bruch{P_{ab}}{m*H_{s}}
[/mm]
Achtung: Das m steht für Massenstrom [mm][mm] \bruch{kg}{s} [/mm] !!!
Weiß nur nicht wie man einen Punkt über das m setzt.
Als erste möchte ich den Massenstrom berechnen.
Benzinverbrauch Otto-Motor (Volllast):
[mm] \bruch{15l}{100km}
[/mm]
Diesen Wert habe ich angenommen!
Somit verbraucht der Motor [mm] 30\bruch{l}{h}, [/mm] da die angegebene Geschwindigkeit [mm] 200\bruch{km}{h} [/mm] beträgt! Daraus resultiert, dass [mm] 24\bruch{kg}{h} [/mm] Kraftstoff verbrannt werden, da die Dichte von Benzin mit [mm] 0,8\bruch{kg}{l} [/mm] angegeben wird.
Massenstrom:
[mm] m=24\bruch{kg}{h}*\bruch{1}{3600s}=0,0066667\bruch{kg}{s}
[/mm]
Wirkunsgrad:
[mm] \eta=\bruch{P_{ab}}{m*H_{s}}
[/mm]
[mm] \eta=\bruch{100\bruch{kJ}{s}}{0,0066667\bruch{kg}{s}*44000\bruch{kJ}{kg}}=0,34
[/mm]
Was sagt Ihr dazu? Speziell der Umgang mit den Einheiten würde mich interessieren!
Darüber hinaus interessiert mich auch noch, wie ich den [mm] CO_{2} [/mm] Bedarf am besten berechne. Bin ich noch nicht ganz hinter gekommen.
Vielen Dank!
Gruß
mbau16
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(Antwort) fertig | | Datum: | 18:17 So 29.04.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
die Einheiten sind richtig nur in
$ [mm] m^*=24\bruch{kg}{h}\cdot{}\bruch{1}{3600s}=0,0066667\bruch{kg}{s} [/mm] $
müsste $ [mm] m^*=24\bruch{kg}{h}\cdot{}\bruch{h}{3600s}=0,0066667\bruch{kg}{s} [/mm] $
stehen
in [mm] \eta [/mm] kürzen sich dann alle eineiten richtig.
zum [mm] CO_2
[/mm]
weiss ich nur, wenn Benzun etwa die formel [mm] C_xH_y [/mm] hat, bekommst du das molekulargewicht 14*x+1*y und pro Molekulargewicht dann x Mol [mm] CO_2
[/mm]
aber sicher gibt es im netz eine Beziehung zw. Benzinverbrauch und [mm] CO_2 [/mm] Ausstoß in wiki wtea unter Kraftstoffverbrauch
1 l Benzin etwa 2,32 kg CO2[3]
15l für 100km was fährt denn da? sicher ein Oldtimer?
deine zahlen hab ich nicht überprüft.
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 17:41 Fr 04.05.2012 | | Autor: | mbau16 |
Hiermit bedanke ich mich auch nochmals bei Dir für die Hilfe leduart!
Gruß
mbau16
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