Thermodynamische Optimierung: Online-Quiz für Maschinenbau-Studierende

Question 1

Was beschreibt die Exergieanalyse?

Accepted Answer

Die nutzbare Energie eines Systems

Answer

Nur geschlossene Systeme

Answer

Eine konstante Größe

Answer

Eine experimentelle Methode

Question 2

Welcher der folgenden Prozesse ist für die Pinch-Analyse besonders relevant?

Accepted Answer

Wärmeübertragung zwischen zwei Strömen

Answer

Verdichtung eines Gases

Answer

Verbrennung einer Flüssigkeit

Answer

Expansion einer Turbine

Question 3

Wo findet die Pinch-Analyse ihre Hauptanwendung?

Accepted Answer

Prozessindustrie

Answer

Kraftwerke

Answer

Verkehrswesen

Answer

Medizintechnik

Question 4

Welcher Faktor hat keinen Einfluss auf die Exergie eines Systems?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Zusammensetzung

Question 5

Welche der folgenden Aussagen zur Exergieanalyse ist korrekt?

Accepted Answer

Exergie ist die nutzbare Energie eines Systems unter spezifischen Umgebungsbedingungen.

Answer

Die Exergie eines abgeschlossenen Systems kann nicht abnehmen.

Answer

Exergieverluste treten nur bei irreversiblen Prozessen auf.

Answer

Die Exergie eines Systems ist immer positiv.

Question 6

Was ist das vorrangige Ziel der Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Ermittlung von Wärmeaustauschernetzwerken mit minimalem Energieverbrauch.

Answer

Optimierung von Prozessen zur Senkung der CO2-Emissionen.

Answer

Berechnung der Exergetischen Effizienz von Kraftwerken.

Answer

Analyse der Energieflüsse in komplexen technischen Systemen.

Question 7

Welche der folgenden Größen ist für die Pinch-Analyse irrelevant?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Temperatur

Answer

Wärmestrom

Answer

Exergie

Question 8

Welche der folgenden Aussagen zur Exergiezerstörung ist falsch?

Accepted Answer

Die Exergiezerstörung ist immer negativ.

Answer

Exergiezerstörung tritt ausschließlich bei irreversiblen Prozessen auf.

Answer

Die Exergiezerstörung ist eine nicht reversible Größe.

Answer

Durch den Einsatz reversibler Prozesse kann die Exergiezerstörung verringert werden.

Question 9

Was versteht man unter der Pinch-Temperatur?

Accepted Answer

Die kleinste Temperaturdifferenz zwischen heißen und kalten Strömen in einem Wärmeaustauschernetzwerk.

Answer

Die größte Temperaturdifferenz zwischen heißen und kalten Strömen in einem Wärmeaustauschernetzwerk.

Answer

Die Temperatur des heißesten Stroms in einem Wärmeaustauschernetzwerk.

Answer

Die Temperatur des kältesten Stroms in einem Wärmeaustauschernetzwerk.

Question 10

Welche der folgenden Aussagen zur Pinch-Analyse ist falsch?

Accepted Answer

Die Pinch-Analyse berücksichtigt nur die Energiebilanz eines Systems.

Answer

Die Pinch-Analyse kann zur Minimierung der Anzahl von Wärmeaustauschern in einem Netzwerk beitragen.

Answer

Die Pinch-Analyse kann zur Steigerung der Exergetischen Effizienz eines Systems genutzt werden.

Answer

Die Pinch-Analyse ist eine iterative Methode.

Question 11

Welcher Begriff bezeichnet die maximal theoretisch mögliche Arbeitsleistung, die aus einem thermodynamischen System gewonnen werden kann?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Entropie

Answer

Energie

Answer

Enthalpie

Question 12

Was ist das primäre Ziel der Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Ermittlung des minimalen Energiebedarfs

Answer

Maximierung des Wirkungsgrades

Answer

Reduzierung der Emissionen

Answer

Optimierung der Wärmetauscherfläche

Question 13

Was ist die Definition eines irreversiblen Prozesses?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem die Entropie des Systems zunimmt

Answer

Ein Prozess, bei dem die Energie des Systems erhalten bleibt

Answer

Ein Prozess, der in beide Richtungen ablaufen kann

Answer

Ein Prozess, bei dem keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird

Question 14

Welcher der folgenden Faktoren hat keinen Einfluss auf die Exergie eines Systems?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

stoffliche Zusammensetzung

Question 15

Wie ist der Zusammenhang zwischen Exergie und Entropie?

Accepted Answer

Exergie ist die maximale Arbeit, die ein System leisten kann, während Entropie ein Maß für die Unordnung des Systems ist.

Answer

Exergie ist die minimale Arbeit, die benötigt wird, um ein System in seinen aktuellen Zustand zu bringen, während Entropie ein Maß für die Ordnung des Systems ist.

Answer

Exergie und Entropie sind nicht miteinander verbunden.

Answer

Exergie ist proportional zur Entropie.

Question 16

Welches ist das primäre Ziel der thermodynamischen Optimierung?

Accepted Answer

Minimierung der Exergieverluste

Answer

Maximierung des Wirkungsgrades

Answer

Verbesserung der Zuverlässigkeit

Answer

Reduzierung der Kosten

Question 17

Wie beeinflussen exergetische Ineffizienzen die Energieeffizienz eines technischen Systems?

Accepted Answer

Sie senken die Energieeffizienz, da sie die Exergieausnutzung verringern.

Answer

Sie erhöhen die Energieeffizienz, da sie die Exergieausnutzung erhöhen.

Answer

Sie haben keinen Einfluss auf die Energieeffizienz.

Answer

Sie senken die Energieeffizienz nur in großen technischen Systemen.

Question 18

Welche der folgenden Aussagen zur Exergie ist korrekt?

Accepted Answer

Exergie ist ein Maß für die maximal nutzbare Arbeit eines Systems.

Answer

Exergie ist nur in offenen Systemen vorhanden.

Answer

Exergie ist immer gleich der Enthalpie eines Systems.

Answer

Exergie kann nicht in andere Energieformen umgewandelt werden.

Question 19

Welches ist das Ziel der Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Identifizierung von Möglichkeiten zur Minimierung des Energiebedarfs in einem System.

Answer

Berechnung der maximalen Energieeinsparungspotenziale.

Answer

Optimierung des Wirkungsgrads von Wärmetauschern.

Answer

Reduzierung der Treibhausgasemissionen.

Question 20

Was ist die Clausius-Ungleichung?

Accepted Answer

Eine Aussage über die Entropieänderung eines geschlossenen Systems.

Answer

Eine Gleichung, die die Richtung der Wärmeübertragung bestimmt.

Answer

Eine Formel zur Berechnung der maximalen Exergie eines Systems.

Answer

Eine Näherungsgleichung zur Vereinfachung von thermodynamischen Berechnungen.

Question 21

Welche der folgenden Aussagen zur Entropie ist falsch?

Accepted Answer

Die Entropie kann negative Werte annehmen.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Ordnung in einem System.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems kann niemals abnehmen.

Answer

Entropie ist eine extensive Größe.

Question 22

Was ist der Unterschied zwischen einem reversiblen und einem irreversiblen Prozess?

Accepted Answer

Ein reversibler Prozess kann vollständig in seinen Ausgangszustand zurückgeführt werden, ein irreversibler Prozess nicht.

Answer

Ein reversibler Prozess erfordert eine externe Energiezufuhr, während ein irreversibler Prozess keine Energie benötigt.

Answer

Ein irreversibler Prozess erzeugt weniger Wärme als ein reversibler Prozess.

Answer

Ein reversibler Prozess hat immer einen geringeren Wirkungsgrad als ein irreversibler Prozess.

Question 23

Was ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu.

Answer

Es ist unmöglich, eine Wärmekraftmaschine mit einem Wirkungsgrad größer als 100 % zu bauen.

Answer

Die Exergie eines Systems kann niemals zunehmen.

Answer

Die innere Energie eines Systems kann niemals abnehmen.

Question 24

Welche der folgenden Einheiten wird zur Messung der Exergie verwendet?

Accepted Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Newtonmeter

Answer

Kalorie

Question 25

Was ist der Zusammenhang zwischen Exergie und Effizienz in einem thermodynamischen System?

Accepted Answer

Exergie ist das Arbeitsvermögen eines Systems, das Effizienz beschreibt das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Energie.

Answer

Exergie ist die Differenz zwischen innerer Energie und Umgebungstemperatur, Effizienz das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Exergie.

Answer

Exergie und Effizienz sind voneinander unabhängige Größen.

Answer

Exergie ist eine Energieform, während Effizienz die benötigte Energie für eine bestimmte Aufgabe misst.

Question 26

Welche der folgenden Aussagen zur Exergieanalyse ist korrekt?

Accepted Answer

Sie kann die Qualität verschiedener Energieformen vergleichen.

Answer

Sie berücksichtigt nur die Energiemenge.

Answer

Sie ist nur für geschlossene Systeme anwendbar.

Answer

Sie liefert keine Informationen über die Richtung irreversibler Prozesse.

Question 27

Welches Kriterium ist entscheidend für die Anordnung von Wärmeübertragern in einer Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Temperaturdifferenz

Answer

Wärmeleistung

Answer

Druckverlust

Answer

Größe des Wärmeübertragers

Question 28

Was ist das wesentliche Ziel bei der thermodynamischen Optimierung von Wärmekraftwerken?

Accepted Answer

Maximierung des Wirkungsgrads

Answer

Reduzierung der Emissionen

Answer

Erhöhung der Leistung

Answer

Verbesserung der Verfügbarkeit

Question 29

Welcher Begriff bezieht sich auf die maximal theoretisch mögliche Arbeit, die aus einem System extrahiert werden kann?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Answer

Gibbssche freie Energie

Question 30

Welches ist das primäre Ziel der Exergieanalyse?

Accepted Answer

Identifizierung von Bereichen mit Energieverschwendung und ineffizienten Komponenten

Answer

Ermittlung des theoretisch maximal erreichbaren Wirkungsgrades eines Prozesses

Answer

Vorhersage der thermodynamischen Eigenschaften von fluiden Medien

Answer

Optimierung der Kühlleistung eines Systems

Question 31

Welche Größe wird in der Pinch-Analyse primär verwendet, um den minimal erforderlichen Temperaturgradienten für den Wärmeaustausch zu bestimmen?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Entropie

Answer

Technische Arbeit

Answer

Grand Potential

Question 32

Welcher der folgenden Schritte ist ein wesentlicher Bestandteil der thermodynamischen Optimierung?

Accepted Answer

Alle oben genannten Schritte

Answer

Identifizierung von Energieverlusten

Answer

Berechnung des maximal theoretisch erreichbaren Wirkungsgrades

Answer

Entwurf effizienterer Systeme

Question 33

Welche thermodynamische Eigenschaft wird zur Bewertung der Qualität von Wärme verwendet?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Answer

Gibbs-Energie

Question 34

Welche Aussage trifft auf irreversible Prozesse zu?

Accepted Answer

Sie gehen immer mit Exergieverlusten einher

Answer

Sie können unter realen Bedingungen nicht stattfinden

Answer

Sie verlaufen ohne Reibungsverluste

Answer

Sie treten in der Natur nicht auf

Question 35

Welcher Begriff beschreibt die maximal mögliche Arbeit, die aus einem geschlossenen System gewonnen werden kann?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Answer

Dampfdruck

Question 36

Welcher Faktor hat den größten Einfluss auf die Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Temperaturprofil des Prozesses

Answer

Druckverhältnisse

Answer

Chemische Zusammensetzung der beteiligten Stoffe

Answer

Wärmekapazitäten der beteiligten Stoffe

Question 37

Welche der aufgeführten Größen stellt keine Exergieform dar?

Accepted Answer

Wärme

Answer

Kinetische Energie

Answer

Potentielle Energie

Answer

Chemische Energie

Question 38

Was ist die primäre Zielsetzung der Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Optimierung des Wärmeaustauschs

Answer

Minimierung von Energiekosten

Answer

Reduzierung von CO2-Emissionen

Answer

Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit

Question 39

Welches Diagrammtyp wird verwendet, um die energetischen Verknüpfungen zwischen Prozessströmen darzustellen?

Accepted Answer

Sankey-Diagramm

Answer

Mollier-h-x-Diagramm

Answer

T-s-Diagramm

Answer

p-v-Diagramm

Question 40

Wie berechnet sich die Exergie eines abgeschlossenen Systems?

Accepted Answer

Differenz zwischen Gesamtenergie und nutzbarer Energie

Answer

Produkt aus Temperatur und Entropie

Answer

Quotient aus Wärme und Volumen

Answer

Differenz zwischen Enthalpie und freier Energie

Question 41

Was versteht man unter thermodynamischer Optimierung?

Accepted Answer

Identifizierung und Nutzung von Energieeinsparpotenzialen

Answer

Maximierung der Energieeffizienz von Systemen

Answer

Minimierung der Umweltauswirkungen von Systemen

Answer

Steigerung der Anlagenleistung

Question 42

Welches der folgenden Ziele lässt sich mit thermodynamischer Optimierung nicht erreichen?

Accepted Answer

Erhöhung des CO2-Fußabdrucks

Answer

Reduzierung des Energieverbrauchs

Answer

Steigerung der Anlagenproduktivität

Answer

Senkung der Betriebskosten

Question 43

Welche Aussage beschreibt den Exergie-Wirkungsgrad korrekt?

Accepted Answer

Verhältnis von Exergie-Nutzleistung zu Exergie-Gesamtleistung

Answer

Verhältnis von Exergie-Gesamtleistung zu Exergie-Nutzleistung

Answer

Verhältnis von Exergie-Nutzleistung zu Exergie-Verlustleistung

Answer

Verhältnis von Exergie-Gesamtleistung zu Exergie-Verlustleistung

Question 44

Welche Aussage beschreibt den Zweck einer Exergieanalyse treffend?

Accepted Answer

Ermöglicht die Identifikation von Energieeinsparpotenzialen in technischen Anlagen.

Answer

Berechnet die Enthalpie eines Systems.

Answer

Bestimmt die Entropieerzeugung.

Question 45

Nennen Sie die in der Pinch-Analyse angewendete Methode zur Aufdeckung von Energieeinsparpotenzialen.

Accepted Answer

Erstellung eines zusammenfassenden Diagramms.

Answer

Numerische Simulationen.

Answer

Experimentelle Untersuchungen.

Question 46

Welches Kriterium dient in der Pinch-Analyse als Grundlage für die Auswahl der Wärmetauscherkonfiguration?

Accepted Answer

Minimierung der minimalen Temperaturdifferenz.

Answer

Maximierung der Wärmeübertragungsfläche.

Answer

Erhöhung der Betriebssicherheit.

Answer

Reduzierung der Investitionskosten.

Question 47

Erläutern Sie den grundlegenden Unterschied zwischen exergetischer und energetischer Effizienz.

Accepted Answer

Die exergetische Effizienz berücksichtigt die Qualität der Energie, während die energetische Effizienz dies nicht tut.

Answer

Beide Effizienzkennzahlen sind identisch.

Answer

Die energetische Effizienz ist immer niedriger als die exergetische Effizienz.

Question 48

Welche Wärmequelle wird in der Pinch-Analyse als "heiß" bezeichnet?

Accepted Answer

Die Quelle mit der höheren Temperatur.

Answer

Die Quelle mit der höheren Exergie.

Answer

Die Quelle mit der niedrigeren Temperatur.

Answer

Die Quelle mit der niedrigeren Exergie.

Question 49

Was ist die Besonderheit eines Carnot-Kreisprozesses?

Accepted Answer

Ein idealer thermodynamischer Kreisprozess mit maximaler Effizienz.

Answer

Ein endoreversibler Kreisprozess.

Answer

Ein Kreisprozess mit irreversiblen Teilprozessen.

Question 50

Welches Gesetz beschreibt die Richtung des irreversiblen Energietransfers?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik.

Question 51

Was kennzeichnet einen adiabatischen Expansionsprozess thermodynamisch?

Accepted Answer

Keine Wärmeübertragung.

Answer

Konstantes Volumen.

Answer

Konstante Temperatur.

Question 52

Was ist die primäre Funktion einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

Umwandeln von Wärme in mechanische Energie.

Answer

Steigern der Luftfeuchtigkeit.

Answer

Kühlen von Räumen.

Answer

Erzeugen von elektrischem Strom.

Question 53

Welche Größe quantifiziert das maximal nutzbare Arbeitspotential eines Systems?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Temperatur

Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Question 54

Welches Diagramm ermöglicht in der Pinch-Analyse die Bestimmung des minimalen Energiebedarfs eines Wärmetauschersystems?

Accepted Answer

Grand-Composite-Kurve

Answer

Sankey-Diagramm

Answer

Mollier-h-x-Diagramm

Answer

Phasendiagramm

Question 55

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt oder übertragen werden kann?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

Question 56

In welcher Einheit wird die Exergie gemessen?

Accepted Answer

kJ

Answer

J/kg

Answer

cal

Answer

kWh

Question 57

Welche Komponente wird in Wärmetauschersystemen eingesetzt, um die Wärmeübertragung zu verbessern?

Accepted Answer

Flossen

Answer

Ventile

Answer

Isolatoren

Answer

Dichtungen

Question 58

Welche Aussage zur Pinch-Analyse ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie bietet eine systematische Methode zur Identifizierung von Wärmetauschernetzwerken mit minimalem Energieverbrauch.

Answer

Sie ist ausschließlich für kleine Systeme geeignet.

Question 59

Welche der folgenden Größen ist eine intensive Größe, die nicht vom betrachteten Systemumfang abhängt?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Masse

Question 60

Welche Aussage zur Exergie trifft zu?

Accepted Answer

Sie repräsentiert die maximal nutzbare Energie eines Systems in Bezug auf eine definierte Umgebung.

Answer

Sie ist die Energie, die ein System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck abgeben kann.

Answer

Sie ist die Energie, die ein System in Wärme umwandeln kann.

Question 61

Was ist das primäre Ziel einer Pinch-Analyse?

Accepted Answer

Optimierung des Wärmetauschernetzwerks zur Minimierung der exergetischen Verluste und damit des Energiebedarfs.

Answer

Erhöhung der Exergieeffizienz spezifischer Prozesse

Answer

Identifizierung von Wärmequellen und Wärmesenken

Question 62

Welche Maßnahme trägt zur Verbesserung der Exergieeffizienz eines Prozesses bei?

Accepted Answer

Reduzierung von Reibungsverlusten, die Exergie in Wärme umwandeln.

Answer

Vergrößerung des Systemvolumens, wodurch die Exergie pro Volumen verringert wird.

Answer

Erhöhung der Prozesstemperatur, wodurch die Exergie erhöht wird.

Answer

Erhöhung des Wärmeflusses, wodurch Exergie vernichtet wird.

Question 63

Worin besteht der Unterschied zwischen dem thermodynamischen und dem technischen Wirkungsgrad eines Prozesses?

Accepted Answer

Der thermodynamische Wirkungsgrad stellt die maximal mögliche Effizienz dar, während der technische Wirkungsgrad reale Verluste berücksichtigt.

Answer

Der thermodynamische Wirkungsgrad ist immer größer als der technische Wirkungsgrad.

Question 64

Was ist der Hauptzweck eines Exergiebaums?

Accepted Answer

Identifizierung und Quantifizierung von Exergieverlusten in einem System zur Ermittlung von Optimierungspotenzialen.

Answer

Berechnung des thermodynamischen Wirkungsgrades eines Prozesses

Answer

Optimierung des Wärmeflusses in einem System