Skript Technische Thermodynamik

Stationäre Fließprozesse  —  Vielfach hat man es bei der Anwendung der Thermo-

dynamik auf technische Problemstellungen mit Maschinen und Apparaten zu tun, die 

von einem Stoffstrom durchflossen werden. Beispiele solcher offenen Systeme sind: 

ein durchströmtes Drosselventil; ein Heizkessel, in dem durch Energiezufuhr von der 

Feuerung ein Wasserstrom erwärmt wird; oder ein Turboverdichter, in dem ein Gass-

trom auf einen höheren Druck verdichtet wird. 

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Zur Untersuchung derartiger technischer Anlagen wird das offene System durch ei-

nen gedachten ortsfesten Kontrollraum abgegrenzt. Der Stoffstrom tritt mit dem Zu-

stand (1)  in den Kontrollraum ein, ändert innerhalb des Kontrollraums seinen Zu-

stand kontinuierlich und verlässt ihn mit dem Zustand (2), Abb. 2.10 b. 

Ändern sich die Zustandsgrößen des Stoffstroms an allen Stellen des Kontrollraums 

nicht mit der Zeit, so handelt es sich um einen stationären Fließprozess. Dieser Fall 

liegt bei technischen Anlagen im Normalbetrieb vor. Sie laufen, abgesehen von An- 

und Abfahrvorgängen, Lastwechseln und Regelungsvorgängen als Reaktion auf Stö-

rungen, weitgehend stationär. 

Die Bedingungen, die für einen stationären Betrieb zu erfüllen sind, lauten: Der Mas-

senstrom der Stoffe, die über die Kontrollraumgrenzen treten, muss zeitlich konstant 

sein. Des Weiteren muss der Massenstrom aller eintretenden Stoffe gleich dem 

Massenstrom aller austretenden Stoffe sein. Hieraus folgt, dass die Masse der im 

Innern des Kontrollraums sich befindenden Substanz trotz Zu-  und Abfluss zeitlich 

konstant bleibt (vgl. Baehr, 1973, S.35). 

Bei einem stationären Fließprozess ist der Massenstrom in jedem Strömungsquer-

schnitt gleich groß. Insbesondere gilt mit Gl. 2.6 für die Strömungsquerschnitte am 

Ein- und Austritt aus dem Kontrollraum: 

m

c

A

c

A

•

=

⋅

⋅

=

⋅

⋅

1

1

1

2

2

2

ρ

ρ

  

(Gl. 2.22) 

bzw.  

m

A c

v

A

c

v

•

=

⋅

=

⋅

1

1

1

2

2

2

 

(Gl. 2.23) 

Für stationäre Fließprozesse ohne chemische Reaktionen gilt auch, dass für jeden 

Strömungsquerschnitt der hindurch tretende Stoffmengenstrom konstant ist. Jedoch 

gilt nicht, dass für jeden Strömungsquerschnitt der Volumenstrom konstant ist. Das 

ist deswegen nicht der Fall, weil Temperaturänderungen und Druckänderungen 

längs des Strömungsweges sich auf den Volumenstrom auswirken.