8. Übungsblatt - Lehrstuhl für Thermodynamik - Technische ...

Technische Universität München
Lehrstuhl für Thermodynamik
Prof. Dr.-Ing. T. Sattelmayer
Prof. W. Polifke Ph.D.
5. Übungsblatt
Aufgabe 4.17 (S. 163)
Der Kühler eines bayerischen Motorenwagens soll hinsichtlich seiner Funktion während der Fahrt
untersucht werden.
Das Kraftfahrzeug fährt mit einer Geschwindigkeit von c kfz = 120 km/h. Der rechteckförmige Lufteinlass
des Kühlers ist b Kühler = 50cm breit und h Kühler = 35cm hoch. Die Parameter der Umgebungsluft sind:
p ∞ = 1013mbar, T ∞ = 293K und R Luft = 287 J/kgK. Kinetische und potentielle Energien aller Fluide sind
für alle Teilaufgaben zu vernachlässigen.
T WE
T LA
b Kühler
p ∞
hKühler
T WA
Kühlwassertank
c kfz
T ∞
1.) Berechnen Sie den Luftmassenstrom ṁ Luft , der durch den Kühler strömt.
2.) Die spezifische isobare Wärmekapazität von Luft beträgt c p = 1004,5J/kgK. Die Temperatur der
Luft vor Eintritt in den Kühler beträgt T ∞ . Nach dem Kühleraustritt beträgt sie T LA = 303K.
Wie groß ist der von der Luft an das Kühlwasser übertragene Wärmestrom ˙Q Luft ? Stellen Sie den
1. Hauptsatz am System „Luftteil des Kühlers“ auf.
3.) Die spezifische Wärmekapazität des Kühlwassers beträgt c W = 4,19 kJ/kgK. Berechnen Sie die
Austrittstemperatur des Kühlwassers T WA aus dem Kühler bei einem Kühlwassermassenstrom
von ṁ W = 0,35 kg/s und einer Kühlwassereintrittstemperatur von T WE = 363K. Stellen Sie den
1. Hauptsatz am System „Wasserteil des Kühlers“ auf. Warum „kühlt“ Wasser besser als Luft?
Überlegen Sie!
Der Anteil der Verschiebearbeit an der spezifischen Enthalpie des Kühlwassers kann vernachlässigt
werden, da deren Änderung viel kleiner ist als die Änderung der inneren Energie. Interessierte
Studenten können dies nach Lösen dieser Teilaufgabe für eine Druckdifferenz des Kühlwassers
über den Kühler von ∆p W = 1bar nachprüfen (ρ W = 1000 kg/m 3 ).
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