www.wikidata.de-de.nina.az

Technische Arbeit Die W t displaystyle W mathrm t ist ein Begriff aus der Thermodynamik Es handelt sich dabei um die Wel

Technische Arbeit

Die Technische Arbeit ist ein Begriff aus der Thermodynamik. Es handelt sich dabei um die Wellenarbeit im offenen System, die über die Welle einer Wärmekraftmaschine oder einer Arbeitsmaschine übertragen wird.

Die Definition ist in der einschlägigen Literatur unterschiedlich. Häufig wird als technische Arbeit lediglich der reversible Anteil definiert (s. u.) und die Arbeit, die auch die dissipierte Energie enthält, als „innere Arbeit“ bezeichnet.

Zusammenhang mit der Volumenänderungsarbeit Bearbeiten

Zusammenhang zwischen Volumenänderungsarbeit und Technischer Arbeit im p-V-Diagramm

Während es sich bei der Volumenänderungsarbeit um eine einmalig am geschlossenen System verrichtete Arbeit handelt, wird die technische Arbeit kontinuierlich bzw. periodisch übertragen. Dabei kommen zur Volumenänderungsarbeit noch die Verschiebearbeiten am Ein- und Austritt des Systems hinzu:

bzw.

Hierbei ist die Änderung der äußeren Energien, d. h. die Änderung der Summe aus kinetischer und potentieller Energie, vgl. Energiebilanz für ein beliebiges offenes System.

Auf die Zeit bezogen erhält man die Beziehung für die Leistung:

bzw. mit dem Massefluss und den spezifischen Größen:

Veranschaulichung am Beispiel eines Kolbenkompressors Bearbeiten

Veranschaulichung am Beispiel eines Kolbenkompressors

Die Zusammensetzung der technischen Arbeit aus Volumenänderungsarbeit und Verschiebearbeiten lässt sich gut anhand eines Kolbenkompressors verdeutlichen, dessen Kolben über einen Kurbeltrieb bewegt wird (in der Skizze nur durch eine Stange angedeutet):

  • Die Einschiebearbeit wird vom Druckspeicher 1 mit dem Druck an den Kolben des Kompressors abgegeben. Danach ist das Kammervolumen im unteren Totpunkt (in der Skizze rechts) gleich .
  • Volumenänderungsarbeit: durch die Bewegung des Kolbens vom unteren Totpunkt nach links wird bei geschlossenen Ventilen der Druck des Gases erhöht und sein Volumen reduziert (Punkt 1 nach Punkt 2 des obigen Diagramms). Die Ventile kann man sich als Klappen vorstellen, die durch Überdruck auf der Tellerseite selbsttätig schließen und umgekehrt. Bei der Bewegung nach links schließt also die untere Klappe; die obere öffnet erst dann, wenn durch das Komprimieren (Volumenarbeit im geschlossenen System) der Druck erreicht ist.
  • Nach Verrichten der Volumenänderungsarbeit muss der Kompressor die Ausschiebearbeit aufbringen, um das Gas bei konstantem Druck in den Zylinder 2 hineinzudrücken. Bei der Bewegung zum oberen Totpunkt (in der Skizze nach links) schiebt der Kolben das Gas im Idealfall restlos aus, d. h. das Kammervolumen ist dann null.

Die Summe der verrichteten Arbeiten ist die Technische Arbeit, die von der Kurbelwelle aufgebracht werden muss. Der Vorgang wiederholt sich bei der nächsten Kurbelumdrehung.

Siehe auch: Ladungswechsel beim Otto-Motor

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Volker Sperlich: „Übungsaufgaben zur Thermodynamik mit Mathcad“ (2002) Fachbuchverlag Leipzig
  2. Grundlagen der Technischen Thermodynamik
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Die Technische Arbeit W t displaystyle W mathrm t ist ein Begriff aus der Thermodynamik Es handelt sich dabei um die Wellenarbeit im offenen System die uber die Welle einer Warmekraftmaschine oder einer Arbeitsmaschine ubertragen wird Die Definition ist in der einschlagigen Literatur unterschiedlich Haufig wird als technische Arbeit lediglich der reversible Anteil V d p D E a displaystyle int Vdp Delta E mathrm a definiert s u und die Arbeit die auch die dissipierte Energie W d i s s displaystyle W mathrm diss enthalt als innere Arbeit bezeichnet 1 Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenhang mit der Volumenanderungsarbeit 2 Veranschaulichung am Beispiel eines Kolbenkompressors 3 Weblinks 4 EinzelnachweiseZusammenhang mit der Volumenanderungsarbeit Bearbeiten nbsp Zusammenhang zwischen Volumenanderungsarbeit und Technischer Arbeit 1 im p V DiagrammWahrend es sich bei der Volumenanderungsarbeit um eine einmalig am geschlossenen System verrichtete Arbeit handelt wird die technische Arbeit kontinuierlich bzw periodisch ubertragen Dabei kommen zur Volumenanderungsarbeit noch die Verschiebearbeiten am Ein und Austritt des Systems hinzu d W t V d p d W d i s s d E a displaystyle mathrm delta W mathrm t Vdp delta W mathrm diss delta E mathrm a nbsp infinitesimale Betrachtung bzw W t 1 2 V d p W d i s s D E a W v o l W d i s s W v e r s c h 1 2 p d V lt 0 gt 0 W d i s s p 2 V 2 p 1 V 1 displaystyle begin aligned W mathrm t amp int 1 2 V dp W mathrm diss Delta E mathrm a amp W mathrm vol W mathrm diss W mathrm versch amp underbrace underbrace int 1 2 p dV lt 0 gt 0 W mathrm diss p 2 V 2 p 1 V 1 end aligned nbsp Hierbei ist D E a displaystyle Delta E mathrm a nbsp die Anderung der ausseren Energien d h die Anderung der Summe aus kinetischer und potentieller Energie vgl Energiebilanz fur ein beliebiges offenes System Auf die Zeit bezogen erhalt man die Beziehung fur die Leistung P 1 2 V d p W d i s s D E a displaystyle P int 1 2 dot V dp dot W mathrm diss Delta dot E mathrm a nbsp bzw mit dem Massefluss und den spezifischen Grossen P m 1 2 v d p w d i s s D e a displaystyle P dot m cdot left int 1 2 vdp w mathrm diss Delta e mathrm a right nbsp Veranschaulichung am Beispiel eines Kolbenkompressors Bearbeiten nbsp Veranschaulichung am Beispiel eines Kolbenkompressors 2 Die Zusammensetzung der technischen Arbeit aus Volumenanderungsarbeit und Verschiebearbeiten lasst sich gut anhand eines Kolbenkompressors verdeutlichen dessen Kolben uber einen Kurbeltrieb bewegt wird in der Skizze nur durch eine Stange angedeutet Die Einschiebearbeit p 1 V 1 displaystyle p 1 V 1 nbsp wird vom Druckspeicher 1 mit dem Druck p 1 displaystyle p 1 nbsp an den Kolben des Kompressors abgegeben Danach ist das Kammervolumen im unteren Totpunkt in der Skizze rechts gleich V 1 displaystyle V 1 nbsp Volumenanderungsarbeit durch die Bewegung des Kolbens vom unteren Totpunkt nach links wird bei geschlossenen Ventilen der Druck des Gases erhoht und sein Volumen reduziert Punkt 1 nach Punkt 2 des obigen Diagramms Die Ventile kann man sich als Klappen vorstellen die durch Uberdruck auf der Tellerseite selbsttatig schliessen und umgekehrt Bei der Bewegung nach links schliesst also die untere Klappe die obere offnet erst dann wenn durch das Komprimieren Volumenarbeit im geschlossenen System der Druck p 2 displaystyle p 2 nbsp erreicht ist Nach Verrichten der Volumenanderungsarbeit muss der Kompressor die Ausschiebearbeit p 2 V 2 displaystyle p 2 V 2 nbsp aufbringen um das Gas bei konstantem Druck p 2 displaystyle p 2 nbsp in den Zylinder 2 hineinzudrucken 1 Bei der Bewegung zum oberen Totpunkt in der Skizze nach links schiebt der Kolben das Gas im Idealfall restlos aus d h das Kammervolumen ist dann null Die Summe der verrichteten Arbeiten ist die Technische Arbeit die von der Kurbelwelle aufgebracht werden muss Der Vorgang wiederholt sich bei der nachsten Kurbelumdrehung Siehe auch Ladungswechsel beim Otto MotorWeblinks BearbeitenUniversitat Duisburg Essen Grundlagen der Technischen Thermodynamik mit Ubungsaufgaben und LosungenEinzelnachweise Bearbeiten a b c Volker Sperlich Ubungsaufgaben zur Thermodynamik mit Mathcad 2002 Fachbuchverlag Leipzig Grundlagen der Technischen Thermodynamik Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Technische Arbeit amp oldid 208675955