Frage von pitterpolo, 30

Physikaufgabe Wirkungsgrad Motor und Vebrbrennungstemperatur?

Hallo liebe Leute,

ich habe eine Physikaufgabe, bei der ich leider nicht weiterkomme:

Ein Dieselmotor wird mit 3100 L Kühlwasser pro Stunde gekühlt, dessen Temperatur sich dabei um 8 K erhöht. Der Motor verbraucht in der Stunde 6 L Treibstoff mit einem Heizwert von 29 MJ/L.

a) Wie hoch ist Wirkungsgrad des Motors? b) Wie hoch ist die Verbrennungstemperatur? (mittlere Temperatur 94 °C)

Ich bin für jede Hilfe dankbar.

Antwort
von EddiR, 12

Hi, Die Angaben sind zu Lückenhaft um einen Wirkungsgrad des Motors und der Verbrennungstemperatur zu bestimmen. (Siehe Beitrag von NightHorse) Zumal die Verbrennungstemperatur unter anderem von Verdichtungsdruck, Drehzahl, Art der Einspritzung..... abhängen.

Den Verlust durch das Kühlwasser kann man aber gut rechnen. Du hat die Menge an Kraftstoff, die der Motor braucht, Das Volumen an Kühlwasser, die Temperaturerhöhung des Kühlwassers

Jetzt muß man nur noch wissen, die spezifische Wärmekapazität des Wassers (und lassen dabei jetzt mal Gedanken wie Schiffsdiesel?, Salzgehalt des Kühlwassers, Konzentration an Frostschutz.... außer Acht)

Die Wärmekap. des Wassers liegt bei 4,2 KJ/dm³ Du mußt dem Wasser also 4,2 KJ Energie / Wärme zuführen um 1 dm³ um 1°K zu erwärmen.

Jetzt sollte es klappen....

Antwort
von NightHorse, 20

Die Frage zur Verbrennungstemperatur kann man so nicht berechnen, da man dazu die Kennlinie des Motors benötigt. Auch die berechnung des Wirkungsgrad über das Kühlwasser Funktioniert nicht, da die meiste Energie über das Abgas verloren geht, und nicht über das Kühlwasser.

Aber wenn man das mal Außeracht lässt, gilt für den Wirkungsgrad, das du zuerst ausrechnen musst, wieviel MJ im Verbrauchten Kraftstoff vorhanden sind (Heizwert/h * Verbrauch/h)
und dann musst du errechnen, wieviel MJ du benötigst, un die Kühlwassermenge um 8k zu erwärmen.

Nun hast du Pin und Pout.  Pout/Pin gibt dir dem Wirkungsgrad zum Erwärmen von Wasser an das nun 1-Wirkungsgrad Wasser ergibt Wirkungsgrad Mechanisch.

Für die Verbrennungstemperatur benötigst du noch den Zylinderdruck, Liefergrad, Gemischverhältniss und Einspritzzeiten. Und dazu einen sxtrem guten Rechner.

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