UNIVERSITÄT STUTTGART - Institut für Thermodynamik und ...

Aufgabe 3 (17 Punkte)
In einer stationär arbeitenden, zweistufigen Kältemaschine durchläuft das reine, reale
Arbeitsmittel Ammoniak (NH3) den folgenden Kreisprozess (vgl. Anlagenschema):
gesättigter
Dampf
p1 =1,51 bar 1
.
Q 81
8
p8=p 1
Verdampfer
P ND=27,3 kW P HD
ND-Verdichter
.
mND= 0,16 kg/s
Drossel
.
mND p2=4,2 bar
2
7
siedende
Flüssigkeit
p3=p2 gesättigter
Dampf
3
Zwischenbehälter
(Z)
.
mHD 6
p 6 =p 2
HD-Verdichter
� G,HD =0,8
Drossel
Kondensator
.
mHD p4=11,67 bar
4
5
siedende
Flüssigkeit
1-2: Irreversibel adiabate Verdichtung (PND= 27,3 kW) des Massenstroms m� ND = 0,16
kg/s vom Zustand 1 (gesättigter Dampf (x1= 1), p1= 1,51 bar) auf p2= 4,2 bar.
2-Z und 6-Z: Isobare Vermischung des Massenstroms m� ND des Niederdruckkreislaufs (Zustand 2)
mit dem Massenstrom m� HD des Hochdruckkreislaufs (Zustand 6) in einem nach
außen hin adiabaten Zwischenbehälter (Z). Im Zwischenbehälter erfolgt eine
Aufteilung des Arbeitsmittels in gesättigten Dampf (Zustand 3, x3= 1) und gerade
siedende Flüssigkeit (Zustand 7, x7= 0).
3-4: Irreversibel adiabate Verdichtung (Gütegrad �G,HD= 0,8) des Massenstroms m� HD
vom Zustand 3 (gesättigter Dampf (x3= 1) , p3= p2) auf den Druck p4= 11,67 bar.
4-5: Isobare Wärmeabfuhr und vollständige Kondensation des Dampfes bis zur
Siedelinie.
5-6: Adiabate Drosselung (ohne Arbeitsgewinn) auf den Druck p6= p2= 4,2 bar.
7-8: Adiabate Drosselung (ohne Arbeitsgewinn) des Massenstroms m� ND vom Zustand 7
(gerade siedende Flüssigkeit (x7= 0), p7= p2= 4,2 bar) auf den Verdampferdruck
p8= p1= 1,51 bar.
8-1: Isobare Wärmezufuhr und vollständige Verdampfung.
Vereinfachung: Änderungen von kinetischer und potentieller Energie sollen bei den
Zustandsänderungen vernachlässigt werden.
Hinweis: Verwenden Sie zur Lösung die gegebenen Dampftafeln.
Die Umgebungstemperatur beträgt �am=25°C.
p 5 =p 4
.
Q 45