Bombentrichter
Archiv => 3./4. Semester => Übungsaufgaben 3./4. Semester => Topic started by: StefanBieber on January 04, 2009, 03:13:53 pm
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Hallo zusammen,
Ich hoffe hier gibt es auch ein paar VT'ler die meine Fragen beantworten können. Es geht um die Aufgaben im Teilfach TVT von Prof. Mollekopf.
Direkt bei der 1. Übung, die 1. Aufgabe komme ich auf keinen Ansatz. Irgendwie muss man die Konzentrationen einbauen. Aber da hänge ich.
Bei der Übung 4 Aufgabe 2 (konti. Destillation). Dort finde ich auch keinen sinnvollen Ansatz. Klar ist, dass sich die Konzentration über die Länge ändert. Dampf und Flüssigkeit sind überall im Gleichgewicht. Aber wie mache ich die Bilanz daraus, so dass ich auf Faus komme?
Es wäre wirklich toll, wenn mir jemand bei meinen beiden Fragen weiterhelfen könnte.
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Hallo Zusammen,
jedes Jahr scheinbar das gleiche. Habe auch als Fernstudent angefangen und war auf der Suche nach einer Lösung.
Mit einer Weile nachdenken und Buch zur Verdampfung bin auf folgendes gekommen:
- Hilfreich für die Lösung: Taschenbuch der Verfahrenstechnik (Schwister; 3. Aufl.), S. 153 und 155
- kann man mittels "Blick ins Buch" bei Amazon gleich anschauen bzw. in der Bibliothek
- Skript von Prof. Mollekopf, S. 12
- Skizze machen wie in Thermo und mal alles antragen, was so gegeben ist
- 2 stoffdurchlässige Systeme! (Verdampfungsblase und "Heizrohr")
- Berücksichtigen, dass es nicht adiabat abläuft, sondern (Q.=1,06*Q.nutz)
a, Heizfläche für Erwärmen und Verdampfen
- Gleichung für die Wärmeübertragung aufstellen (Q.=k*A*delta T)
- Umstellen nach Fläche A
- Überlegen welche Wärmemenge Q.Nutz beim Prozess benötigt wid (Erwärmen und Sieden)
- was jetzt fehlt sind die Massensträme: P. und W. (Product- und Wastestrom) berechnen, mit dem Wissen das sich die Masse an Salz nicht ändert (deswegen stehen auch die Konzentrationen im Feed und dem Wastestrom drin)
- Einsetzen in die Gleichung für Q.nutz und berücksichtigen, dass die Siedetemperatur der Salzlösung höher ist, als nur 100°C von Wasser... (15K Temp. Unterschied zum Dampf laut Aufgabe...)
- Einsetzen in die Gleichung für A und fertig
Ergebnisse: P.=0,38889 kg/s, W. 0,11111kg/s, Q.nutz=1015,62 kJ/s, A= 71,77m2
b) Heizdampfmenge
- Ansatz: Der Dampf wird vollständig kondensiert, hat aber hinterher noch Siedetemperatur
- damit ist die unter a) berechnete Wärme Q. gleich der Verdampfungswärme, die bei der Kondensation des Heizdampfes wieder frei wird
- 1. HS für stoffdurchlässige Systeme mit h2-h1=delta hvd
=> umstellen nach m.d
Ergebnis: m.d=0,4891kg/s
c, Heizfläche nur für Aufwärmung ohne Verdampfen bei k=800W/(m2K)
- Q. wie unter a, nur ohne Verdampfen
- Gleichung für Fläche A aus a, hernehmen und einsetzen
Ergebnisse: Q.nutz= 143,3786 kJ/s, A= 12,665 m2
Ohne Gewähr für Richtigkeit. Wenn es jemand bestätigen kann, bitte um Rückmeldung.
[align=left]Und falls ein paar Direktstudenten im Forum unterwegs sind:
[/align]
Ihr habt doch Übungen gehabt. Habt ihr vielleicht ein paar Musterlösungen?
=> Dann bitte Musterlösungen ins Forum stellen. Wir Fernstudis wären euch SEHR dankbar!
Viele Grüße
Uwe Schöneich
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Hallo,
die zweite Aufgabe lässt sich analog zur ersten rechnen:
a) Productstrom P. (Verdampfter Brüdenstrom)
--> Formel siehe Aufgabe 1, mittels Konzentration von NaCl
Ergebnisse: W.=0,84kg/s; P.=3,36kg/s,
b) Heizdampfenergie Q.
--> cp der Lösung ist diemal unbekannt und muss erst berechnet werden
cp,Lösung=(h''br - delta(hvbr))/(P.*delta T)
Q,=h''br * P. + cp,Lösung*W.*delta T + Q.verlust
Ergebnisse: cp=1,4577 kJ/(kgK), Q.=9277,434 KW
c) Heizfläche A
--> wie bei 1)
Ergebnis: A=343,619m2
Viele Grüße
Uwe Schöneich
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Indices sind in Klammern angegeben
Bei der 1. Aufgabe von Übung 1 stellt man zuerst die Gesamtmassebilanz auf und kürzt den Dampfmassestrom M(d) raus:
M(Br)=M(LE)-M(LA)
dies ist die erste Gleichung(I), wobei M Massenströme sind.
Danach stellt man eine Komponentenbilanz fürs Salz auf:
M(LE) * c(E)=M(LA) * c(A) die stellt man nach M(LA) um und erhält Gleichung II:
M(LA)=(M(LE) x c(E))/c(A)
aus I und II folgt:
M(Br)=M(LE)-M(LE)*(c(E)/c(A))= 0,38 kg/s
Als Nächstes wird die Energiebilanz aufgestellt:
M(LE)*cp(LE)*theta(null)+M(d)*h''(d)=M(d)*h''(d)+M(LA)*cp(LA)*theta(s)+M(Br)*h''(Br)+Q(Verlust)
umstellen: M(LE)*cp(LE)*Theta(null)+M(d)*delta hv(D)=(M(LE)*cp(LE)-M(Br)*cp(w))*theta(s)+M(Br)*h''(Br)+Q(Velust)
Q(verlust)=0,06*Q(Nutz)
nach M(d) umstellen:
M(d)=(1,06*[M(Br)*delta hv(Br)+M(LE)*cp(LE)*(Theta s-Theta null)])/delta hv(d)=
=0,489 kg/s
für Fläche: Q=k*A*delta T
A=[(M(d)*delta hv(d)-Q(verlust)]/k*delta T=67,7 m²
zu c)
mit Gleichung 50 aus dem Skript die Temperatur berechnen: delta T = 44,98K
damit neues A berechnen:
A=[M(LE)*cp(LE)*(theta s- theta null)]/k*delta T=3,98 m²
(http://file:///C:/Users/Heili/AppData/Local/Temp/moz-screenshot.png)(http://file:///C:/Users/Heili/AppData/Local/Temp/moz-screenshot-1.png)
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A=342,9 m²
M.(Br)=3,36 kg/s
Q=9256,96 kW
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zu c)
mit Gleichung 50 aus dem Skript die Temperatur berechnen: delta T = 44,98K
damit neues A berechnen:
A=[M(LE)*cp(LE)*(theta s- theta null)]/k*delta T=3,98 m²
(http://file:///C:/Users/Heili/AppData/Local/Temp/moz-screenshot.png)(http://file:///C:/Users/Heili/AppData/Local/Temp/moz-screenshot-1.png)
Hallo Heili,
danke für die RÜckmeldung und die Korrektur.
Ich komm mit einer Sache dabei nicht klar:
Wann verwende ich die nutzbare Temp. differenz (15K) und wann die logarithmische Temp. differenz aus Gl. 50 [delta T = (100,6-15)/ln(100,6/25=44,98K] ?
Ich verstehe ja, dass die nutzbare Temp.differenz in die log. Temp. diff. eingeht.
Nur, dass ich für die Erwärmung und Verdampfung die nutzbare Tempdifferenz hernehm und erst wenn ich nur die Erwärmung auf den Siedepunkt betrachte gehe ich auf log.?
Ich bin davon ausgegangen, es handelt sich um den gleichen Apperat, nur dass ich eben nicht bis zum Verdampfen komm... Mh. Rätselhaft.
=> Kannst du mir das erklären. Mit dem Skript komm ich an der Stelle nicht weiter.
Und noch eine Bitte: Kannst du das Bild "moz-screenshot.png" nochmal einfügen? Ist leider nicht richtig darstellbar.
Danke!!!
Uwe
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Glaub ich habs jetzt erstanden.
Man muss nicht erst bei c) mit der Log Temp. differenz rechnen um auf die Fläche zu kommen, sondern auch schon beim b)!
Das war mein Denkfehler!
Viele Grüße
Uwe
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Hallo,
ich komme bei Ü1 Aufg. 2 komme ich nicht auf auf Q= 9256,96 kW, sondern auf Q=8240,15 kW.
M(d) = 3,74 kg/s, delta T habe ich 90 K (105°C - 15°C) genommen und die Formel für M(d) von Aufg.1 verwendet. cp=1,4577
Q=delta hvd * M(d)
Irgendwo muss der Fehler sein. Verwende ich delta Tm kommt auch ein anderer Wert raus.
Vielen Dank für die Antworten:)
Gruß
Frederic Gerke
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Ich komme jetzt auf Q=9277,434 kW. Wann benutze ich Tm für die Berechnung und wann delta T der Salzlsg.?
Meine Werte sind: cp=2,1374 Forme: siehe Uschoene
Tm=61,3774 K
Gibt es für die Übungsaufgaben Lösungswege oder die Ergebnisse.
Gruß
Frederic
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Wann benutze ich Tm für die Berechnung und wann delta T der Salzlsg.?
Hi Frederic,
die nutzbare Temp differenz gibt nur die Differenz zwischen Dampf und Salzlösung an.
=> Damit kannst du die Temp. der Salzlösung von 105,6 °C berechnen.
für die Berechnung der übertragenen Wärme zwischen Topf und Rohr mit
Q.=k*A*deltaTm
brauchst du bei Aufgabe 1+2 die logarithmische Temperaturdifferenz, so wie es Heili oben beschrieben hat.
Für Fragen warum:- Skript TVT S.21, oder
- Skript Thermodynamik Teil II Wärmeübertragung S. 122f
- oder Fachbuch
Ich glaub Heili ist Direktstudent. Von daher wird das schon stimmen.
Viel Spass bei den weiteren Aufgaben.
Sind auch sehr knifflig.:sorcerer:
Uwe
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Hallo,
hat jemand die Lösungen von Ü2 - Ü5 in TVT?
Danke
Gruß Frederic
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1. Massenströme:
K2.=200kg/h
B1.=B2.=400kg/h
K1.=600kg/h
2. Konzentration x1
x1=0,1666
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a) Konzentrationen gasf. Phase yB, theta=60°C
=> Raoultsches Gesetz + relative Flüchtigkeit a
a=2,743
yB=0,6465
b+c)
=> x mittels Gesamtdruck= Summe Partialdrücke berechnen
=> a mit Hilfe der Sättigungsdrücke ausrechnen
=> y mit x und a ausrechnen wie unter a)
Ergebnisse: siehe Tabelle/Grafik (http://file:///C:/DOKUME%7E1/uwe/LOKALE%7E1/Temp/moz-screenshot.png)
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Danke :)
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Übung2: Bilanzen1: Kühlkreislauf
1. m= 28,708 kg
2. m= 0,531 kg, w= 1,85%
3. m(trLuft)= ?
4. m(Abfall)= 0,037 kg, m(Frischw.)= 0,568 kg
Den Massenstrom habe ich jetzt nicht, ich denke das ist in kg/s.
Danke für die Antworten
Frederic
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1.) McCabe-Thiele Diagramm
* 1atm = 101 kPa => Vereinfacht die Berechnung von x
* pH*, pO*, a für den Bereich 69 bis 125 °C ausrechnen
* x (mittels Partialdrücken und Gesamtdruck) und y berechnen
=> Ergebnisse siehe Wertetabelle/ Diagramm
2.) theta S(xH=0,4), yH(xH=0,4)
=> Ablesen aus T,x,y Diagramm bzw. interpolieren der Wertetabelle
theta S~99°C
yH= 0,58
yO=0,42
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Übung2: Bilanzen1: Kühlkreislauf
1. m1.= 28,708 kg/s
2. m1,W.= 0,531 kg/s, w= 1,85%
Frederic
1.+2 Hab ich auch so (unter Vernachlässigung der Lufterwärmung! cp,W>>cp,L)
m1,W.=w*m1.
3. Masse trockener Luft
mit m1. aus 1.)
mK,tr.=2,0177kg/s
sonst in Abhänigkeit davon:
mK.,tr=0,07028*m1.
4. Massenströme Abwasser und Frischwasser
Bei dem sich einstellenden stationärem Verhalten ist der Rücklauf auf beiden Seiten der Gleichung jeweils gleich (Bilanzen für Flüssigkeiten und Salzbilanz). => Fliegt aus der Bilanzgleichung
mL,Ab.=0,0817kg/s
mL,zu.=0,6127 kg/s
Bzw. in Abhängigkeit von m1:
mAbwasser.=w*m1./(cL,ab/cL,zu-1)
mFrischwasser.=mAbwasser.*cL,ab/cL,zu
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Hallo Uschoene,
woher hast die Formel? Ich habe eine Salzbilanz aufgestellt: Die max. Salzmenge und auf der rechten Seite die durch das Frischwasser zugeführte, die abgeführte Salzmenge und die verbliebene Salzmenge. Man tauscht ja nicht das gesammte Wasser aus.
Ich bin von dem Grenzfall (max. Salzmenge) ausgegangen. Ich hab die Lösung nochmal nachgeprüft und die Salzkonz. bleibt konstant bei 2100mg/kg. Ich weiß nicht wo der Fehler liegt.
Gruß
Frederic
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woher hast die Formel?
Salzbilanz:
mF*cL,zu + mR*cL,ab = mA.*cL,ab + mR*cL,ab
bleibt
mF*cL,zu = mA.*cL,ab
Interpretation:
Zugeführte Salzmasse über (Frischwasser + Rücklauf) muss gleich der abtransportierten Menge (Abwasser und Rücklauf) sein. Im verdampften Wasser ist ja kein Salz drin.
Wobei man sich den Rücklauf von Anfang an sparen kann, wenn man die Systemgrenzen um das ganze Gebilde aus Erhitzer und Kühlturm zieht.
Massebilanz:
mF.= mA. + mw1.
Interpretation: Masse Frischwasser= Masse Abwasser + Masse Wasser die im Kühlturm verdampft wird
Der Rest ist nur noch Umstellen und Einsetzen.
Viele Grüße
Uwe
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hey leutz, also ich komm da nicht weiter, weil die Übungstante das falsch gemacht hat oder so.
auf jeden fall ging sie da von einem P(ges) von 101,3 kPa aus, was absolut nicht sein kann, weil dann X(B) und X(T) größer 1 wären!??! :blink:
könnte mir da jemand helfen??
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Hallo,
also bei Übung 3 Aufgabe 1a ist der Gesamtdruck nicht 101,3kPa, sondern 31,75kPa. Den muss man sich erst berechnen über die Summe der einzelnen pi´s, und die pi´s erhält man über folgende Beziehung: pi = xi mal pi*
Also berechnet man pB= xB mal pB* = 0,4 mal 51,3kPa = 20,52 kPa und pT ist analog zu berechnen (pT = 11,22kPa)
In Teilaufgabe b braucht man dann den gegebenen Gesamtdruck.
Klar soweit :)
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auf jeden fall ging sie da von einem P(ges) von 101,3 kPa aus, was absolut nicht sein kann, weil dann X(B) und X(T) größer 1 wären!??! :blink:
Stellt sich auch die Frage, wozu du in dem Aufgabenteil den Gesamtdruck brauchst.
Geht doch gut ohne...siehe oben im Forum.
Grüße Uwe
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Hallo,
ich bin momentan auch dabei mich auf die VT Prüfung vorzubereiten und wollte daher fragen, ob es denn neue Lösungen/Lösungsansätze gibt?! Es fehlen ja noch Ansätze für die 4te und 5te Übung und gerade da haperts bei mir. :/
PS: Ich wollte nicht erst einen unnötigen weiteren Thread eröffnen, aber hat jemand weitere Übungsaufgaben (vlt mit Lösung) zur thermischen VT? Hab da bisher nur die Seiten anderer Unis gefunden, welche aber passwortgeschützt sind..
Vielen Dank im Voraus,
mfG Dominic
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Hallo,
Hat jemand schonmal eine Art Formelsammlung für die TVT aufgaben erarbeitet?
Das würde mir gerade ungemein helfen!
Danke schonmal im voraus :)