Kolbenmaschinen

[Dinas Emrys]

ich war zwar am montag in der vorlesung, aber ich kann mich nicht dran erinnern ob gesagt wurde was in der prüfung dran kommt..
da die prüfung nur 90min is wollt ich wissen ob es nen theorieteil gibt oder alles nur rechnen ist???

danke

[Herr Bommel]

Also soweit ich das mitbekommen habe, gibt eis einen Rechenteil, bei dem wir bis auf Fachbücher und Lehrbriefe alles nutzen können. Zwischendurch kann auch eine Theorie aufgabe drankommen.

Bin mir aber nicht sicher, da der heute wieder nur Fragen ausgewichen ist - also eher unsicher...

alle wichtigen ZÄ sollen wir uns am besten merken.

[fraX]

Ich glaub näheres wollte er morgen in der Übung sagen...

[julian_c]

Hallo! Leider muss ich diesem Sem. nochmal in Mathe II ran und konnte aus diesem Grund nicht an der Übung zu Kolbenmaschinen teilnehmen. Nun wollte ich aber trotzdem die Klausur mitschreiben, da ich ich alle Vorlesungen besucht habe und nicht alles auf die lange Bankschieben wollte.

In der Modulbeschreibung ist mir leider jetzt erst aufgefallen, dass da steht "Teilnahme nur unter Vorlage der Hausaufgeben"? Mussten diese zu einem bestimmtnen Zeitpunkt abgegeben werden und kann ich jetzt nicht an der Klausur teilnehmen, weil in der VL wurde dazu meiner Meinung nichts gesagt!?

Danke...

[Quickley]

Die Hausaufgaben gabs bei uns nicht. Also im aktuellen Semester. Ich denke, wenn dir nur Mathe II fehlt aus dem Grundstudium und du auch eingeschrieben bist für Kolbenmaschinen, kannst du es ohne Probleme mitschreiben.

[Sw00p]

Hier mal meine Notizen zu den Prüfungsfragen aus der Klausuren-"Sammlung":
1.
- Seiligerprozess (Otto und Diesel als Spezialfälle): isentrope Verdichtung - isochore Wärmezufuhr - isobare  Wärmezufuhr - isentrope Entspannung - isochore Wärmabfuhr

- Stirlingprozess: isotherme Verdichtung - isochore Wärmezufuhr - isotherme Entspannung - isochore Wärmeabfuhr

- Jouleprozesse: isentrope Verdichtung - isobare Wärmezufuhr - isentrope Entspannung - isobare Wärmeabfuhr (als Rechtsprozess in Expansionsmaschinen und als Linksprozess bei Kondensationskältemaschinen)

- Clausius-Rankine / Dampfprozess: Dampfmaschine

2.
- Schadraum =0
- keine Verluste
- idealer Vergleichsprozess

3.

4.
- c_m=2*s*n
- p_m=W/V_h

5.
- veränderte Steuerzeiten --> veränderte Kolbenfüllung, Auspuffzeitpunkt, Einpuffzeitpunkt
- Drosseln des Füllvolumens --> geringe Druckdifferenz
- veränderte Wärmezufuhr (z.B. durch andere Treibstoffmenge bei Seiliger oder geringere Erwärmung bei Stirling)

6.
Vorteile:
- geringere spezifische Arbeit
- geringere Verluste auf Grund geringerer Druckdifferenzen
- geringere Temperaturen im Kolben
- kleinere Kolben
- geringere Kolbenkräfte

Notwendig, da durch den Schadraum nur ein begrenztes Druckverhältnis erreicht werden kann

7.
- Realgasfaktor
- Gasspezifische h-s-Diagramme

8.
- Tangentialkraft am Kurbelzapfen (erzeugt Drehmoment)
- Radialkraft am Kurbelzapfen (wird vom Kurbelwellenlager aufgenommen)
- Normalkraft (auf die Kreuzkopfführung)
- Kolbenkraft (Kraft auf den Kolben u.a. durch Gaskräfte)
- Stangekraft (im Pleul)

9.
- In Hubkolbenmaschinen gibt es osszilierende Massen. Durch die periodische Beschleunigung treten Massenkräfte auf. Für mehrzylindrische Maschinen werden die Massenkräfte 1. und 2. (3., 4., ...) Ordnung getrennt zusammengefasst.

10.
- Bestimmung des mittleren Moments (Flächen über und unter dem mittleren Moment addieren sich im Moment-Kurbelwinkel-Diagramm zu 0 addieren)
- maximale Energiedifferenz wird durch aufintegrieren der Flächen ermittelt
- maximale Energiedifferenz wird mit Rotationsenergie der Schwungmasse bei Nenndrehzahl ins Verhältnis gesetzt und darf einen vorgegebenen Wert nicht unterschreiten

11.
- selbsttätige Steuerung findet man bei Arbeitsmaschinen. Die Ventile öffnen sich auf Grund eines Überdrucks im Zylinder gegenüber p_D bzw. eines Unterdrucks gegenüber p_S
- in Kraftmaschinen existieren nur zwangsläufige Steurungen. Diese wurden zB durch Nockenwellen betätigt

12.
-

13.
-

14.
- Das Volumen- bzw. Druckverhältnis kann bei Umlaufkolbenverdichtern nicht durch unterschiedliche Steuerzeiten geändert werden sonder ist konstruktiv festgelegt.

15.
UKM:
- eingebautes Volumenverhältnis
- viele bewegte Dichtungen
- größere Spalmasseströme

HKM:
- oszillierende Massen
-

16.
Innere Verluste:
- Leckverluste: vermindern den Fördergrad, hängen vom Druckverhältnis und den Dichtungen ab
- Drosselverluste
- Wandverluste: senken (Kraftmaschinen) bzw erhöhen (Arbeitsmaschinen) Temperatur

Äußere Verluste:
- Reibverluste
- Hilfsaggregate

17.
Leistung:
[latex]\eta=\eta_i \cdot \eta_m[/latex]
für KM [laTex]\eta_i=\frac{P_i}{P_{ideal}} \quad \eta_m=\frac{P_{real}}{P_{i}}[/latex]
für AM [laTex]\eta_i=\frac{P_{ideal}}{P_i} \quad \eta_m=\frac{P_i}{P_{real}}[/latex]

Förderstrom:
[latex]\lambda_h=\lambda_i \cdot \lambda_T \cdot \lambda_d[/latex]
mit [latex]\lambda_T[/latex] als Aufheizungsgrad, [latex]\lambda_i[/latex] als induzierter Liefergrad und [latex]\lambda_d[/latex] als Dichtheitsgrad

18.
messtechnische Untersuchung:
- Temperaturmessung von Ein- und Austritt
- Druckmessung für Ein- und Austritt
- Drehmomentenmessung
- Leistungsmessung
- Volumen- bzw. Massenstrommessung

Simulation:
- numerische Verfahren (CFD, FEM, FDM ...)

über Ergänzungen werde ich mich nicht beschweren

Und vielleicht noch was zu den Aufgaben:
1. Aufgabe:
a) j=2
b) P=60,32kW
c) m.=0.186 kg/s
d) überhitztes Gebiet, 102°C
e) p.z=5.73 bar
f) 60,6%
g) d.Exp= 120.8 mm ; d.V1= 314.94mm ; d.V2=181.83mm


2. Aufgabe:
a) 1. Ordnung: 29,6 kN
2. Ordnung: 2,96 kN

b) die Masse des 2. Zylinders muss doppelt so groß sein, wie die Masse des 1. bzw. des 3. Zylinders

3. Aufgabe:
p-V-Diagramme werden verwendet, wenn sich die Masse im Bilanzraum ändert, wie zum Beispiel bei der unvollständigen Expansion. p-v-Diagramme sind geeignet, um spezifische Arbeiten zu ermitteln.

[Jackie Brown]

Wie kommt man denn auf pz bei aufgabe 1e?

[Sw00p]

Dein [latex]w_{t,real}[/latex] kennst du ja. Jetzt nimmst du die Formel
[latex]w_{t,real}=h_D-h_z+v_z \cdot (p_z-p_S)[/latex] und probierst die für verschiedene Zustandspunkte auf deiner Isentropen durch. Ich hab das ganze mit MathCAD nochmal genau gerechnet. Deswegen hab ich den Druck so exakt angegeben.

[breuler]

der mittlere Kolbendruck bei 4. ist laut skript
p_m=W/V_h

[Sw00p]

irgendwie sinnvoller :-D

[julian_c]

Wie komm ich denn bei b) auf den Zustand z, der den Anteil der unvollständigen Exp. beschreibt? Dazu bräuchte ich doch ein spez. Volumen/Dichte oder eine Füllung, die ich gar nicht kenne?

[OnkelViktor]

Wie kann ich denn die Relationen der oszillierenden Massen in Aufgabe 2b berechnen?

Danke schonmal im Voraus!

[fraX]

Es ist zwar bei der 1 b) nach der Leistung der Exp.maschine gefragt, aber du musst da die Leistung über den Verdichter berechnen. Dies ist möglich, weil ja die Exp.maschine den Verdichter antreibt und somit die Leistungen gleich sind. Dann hast du das P und kannst bei c) den passenden Massenstrom berechnen.
Den Zwischendruck musst du erst bei e) berechnen.

[julian_c]

Wie komm ich denn bei f) auf die Füllung? f=ve/vz mit ve=f(pe,te) und vz=f(pz,s) mit pz=5.7 und s=7.0 folgt vz=0.0623m^3/kg und ve=0.225m^3/kg liefert mir nicht den o.g. Wert?

[moeringer]

0,0623 ist auch nicht v.z, sondern 0,371.
Es liegt ja eine Entspannung vor, daher muss das spezifische Volumen größer werden.