PYT04 SGD-Einsendeaufgabe

1. Eine Einzylinder-Viertakt-Kolbenmaschine nach Abb. E1 verdichtet aus der angegebenen Lage des Kolbens Luft von t1 = 27 oC und p1 = 1 bar bis zum oberen Totpunkt. Diese Zustandsänderung findet ohne Wärmeaustausch mit
der Umgebung statt. Durch Einspritzen und momentanes Verbrennen des Brennstoffes findet im oberen Totpunkt – also ohne Volumenänderung – eine Temperaturerhöhung auf t3 = 950 oC statt. Danach entspannt sich das Gas polytrop (n = 1,2) bis zum unteren Totpunkt des Kolbens.

Abb. E.1: Hauptabmessungen der Kolbenmaschine zur Einsendeaufgabe

a) Berechnen Sie die Temperatur t2 und den Druck p2 nach dem Verdichtungstakt
b) Berechnen Sie den Druck p3 nach Verbrennung des Brennstoffes.
c) Geben Sie die Temperatur t4 und den Druck p4 am Ende des Arbeitstaktes an.
d) Skizzieren Sie das p-V-Diagramm des zugehörigen Kreisprozesses, wenn
die Arbeit für das Ausstoßen des Abgases und Ansaugens der Frischluft gleich null gesetzt werden kann und bei einem Druck von 1 bar stattfinden. Bestimmen Sie rechnerisch die Arbeit, die durch die im Diagramm umschlossene Fläche dargestellt wird.