Lösung zu zugeordneter Energiestrom Hydrodynamik

Aus SystemPhysik
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  1. Die Stärke des zugeordneten Energiestromes beträgt 4150 * 105 Pa * 0.00015 m3/s = 62.25 kW.
  2. Damit bei einem Volumenstrom von 4.5 Litern pro Sekunde ein zugeordneter Energiestrom von 40 kW fliesst, muss der Druck 88.9 bar betragen.
  3. Weil der Druck linear in der Zeit abfällt und der Volumenstrom konstant bleibt, ist die transportierte Energie gleich der mittleren Energiestromstärke mal die Dauer, also gleich 30*105 Pa * 6*10-4 m3/s * 300 s = 540 kJ.
  4. Der Blasenspeicher gibt während den zehn Sekunden einen konstanten Volumenstrom von 1.2 l/s ab. Folglich geht in 10 s das gespeicherte Volumen von Va = 20 l auf Ve = 8 l und der Druck von 100 bar auf 29.4 bar zurück. Der zugeordnete Energiestrom sinkt in dieser Zeit von 12 kW auf 3.53 kW ab. Nimmt man das arithmetische Mittel dieser beiden Stromstärken und multipliziert diese mit der Zeit, erhält man eine Energieabnahme von 77.6 kJ. Den präzisen Wert für die Energieverminderung ermittelt man mit der exakten Formel für den Blasenspeicher [math]\Delta W = p_0V_0\ln \frac {V_0-V_a}{V_0-V_e}[/math] = -61.2 kJ, mit p0 = 20 bar und V0 = 25 l. Dass der exakte Wert kleiner als der gemittelte ist, hängt mit der konkaven Form der Druck-Volumen-Funktion zusammen.

Aufgabe

Die letzte Aufgabe kann mit Hilfe eines systemdynamischen Modells effizient gelöst werden. Untenstehend das Systemdiagramm, die Parameter und die Gleichungen.

Energiestrom Hydrodynamik 2.jpg