Aufgabe 17

• 100 kg Luft von 150 bar und 40 °C durchlaufen folgenden Kreisprozess:
  1. 50 MJ Wärme werden isobar zugeführt
  2. Die Luft wird expandiert, wobei sich durch Brennstoff-Beheizung ein Polytropen-Exponent n = 1.2 ergibt
  3. Sie wird isotherm wieder auf den Anfangszustand verdichtet.
     
• Untersuchen Sie diesen Kreisprozess:
  1. Stellen Sie ihn schematisch im p-V-Diagramm dar.
  2. Berechnen Sie für die Eckpunkte die thermischen und kalorischen Zustandsgrößen, wobei U₁ = 0 gesetzt sei.
  3. Berechnen Sie die Nutzarbeit.
  4. Bestimmen Sie den thermischen Wirkungsgrad und vergleichen Sie mit einem Carnot-Prozess mit gleichen Temperaturen.
• Vernachlässigen Sie die Temperaturabhängigkeit von C_p und benutzen den angegeben 0°C-Wert.
  
• Benötigte Tabellenwerte:
  • R_i von Luft: R_i = 287.2 J/(kg K)
  • c_p(0 °C) = 1.004 kJ/(kg K)
• Lösung