Dampfkraftprozesse
Dampfkraftprozesse
A: Dampfkreislauf (Arbeitsleistung)
B: Wärmeerzeuger (Feuerung etc.)
C: Wärmeabfuhr (Kühlturm)
D: elektrischer Generator
4 Teilsysteme im Kraftwerk:
Dampfkraftprozesse
Pp
43
2
1
Konden-sator
Turbine
Pt
Dampferzeuger
Pumpe
EinQAusQ
Teilsystem A: thermodynamischer Arbeitskreislauf: Clausius-Rankine Cycle
1 2: Turbine
2 3: Kondensator
3 4: Pumpe
4 1: Dampferzeuger
Dampfkraftprozesse
0
21
0
22
21
2112,012 2
0PE
KE
t zzghhmWQ
Schritt 1 2: Turbine (Q12 = 0)
1. Hauptsatz (stationär) mit KE = PE = 0
2112, hhmWt
Schritt 2 3: Kondensator (W23 = 0)
32 hhmQAus
Arbeitsleistung:
Wärmeabfuhr:
Dampfkraftprozesse
Schritt 3 4: Pumpe (Q34 = 0) 3434, hhm
WP
Schritt 4 1: Dampferzeuger (W41 = 0) 41 hh
mQEin
21
34
hhhh
mWmW
bwrt
p
Anteil der Kompressionsarbeit =
„back work ratio“ (bwr)(klein für Dampfprozess!)
Dampfkraftprozesse
41
32
41
3421 1hhhh
hhhhhh
mQ
mWmW
Ein
Ptth
41
321hhhh
mQ
mQmQ
Ein
AusEinth
thermischer Wirkungsgrad (2 Überlegungen)
Verhältnis: Netto-Arbeitsleistung / Wärme-Input
Verhältnis: in Arbeit umgewandelte Wärme / Wärme-Input
der ideale „Rankine“ Zyklus
Turbine: 1 2 isentrope Expansion
Kondensator: 2 3 isotherme Wärmeabfuhr (Kondensation)
Speisewasserpumpe: 3 4 isentrope Kompression
Dampferzeuger: 4 a 1 isobare Wärmezufuhr
Überhitzung bis 1´
weniger Kondensation bei 2´
Dampfkraftprozesse
Dampfkraftprozesse
Speisewasserpumpe
T-ds-Gleichung reversibel + adiabat
0 dpvdhdsT
4
33443 dpvhhh
Wasser inkompressibel
343
revint
34 ppvmW
hh P
für offenes Teilsystem !
Dampfkraftprozesse
Vergleich Rankine Carnot
Wärmezufuhr isobar und nicht isotherm
bessere Nutzung der Wärme der Verbrennungsgase
Kompression im 2-Phasen Gebiet schlecht machbar
Dampfkraftprozesse
mittlere Übertragungs-Temperatur und Wirkungsgrad
b-1-a-4-c Flaeche1
4revint
Tds
mQEin
1
441
)(1
dssTss
TEin
41
revint
ssTmQ
EinEin
Wärmeübertragung in Dampferzeuger
Mittelwert nach Regel
oben eingesetzt:
Dampfkraftprozesse
c-3-2-b Flaeche32
revint
ssT
mQ
AusAus
Ein
Aus
revEin
revAus
revth TT
mQ
mQ 11
int
int
analog für Wärmeabgabe am Kondensator
Wirkungsgrad für idealen Rankine-Zyklus
CarnotRankineeinein TTwegen max,
Dampfkraftprozesse
Druckeinfluss
höherer Druck im Dampferzeuger = höheres
=höherer Wirkungsgrad
einT
tieferer Druck im Kondensator =tieferes =höherer Wirkungsgrad
ausT
Ein
Ausrevrankine T
T1
Dampfkraftprozesse
Irreversibilitäten
121
21,
SST
TST hh
hhmW
mW
Isentroper Wirkungsgrad Turbine (h2 > h2s)
Isentroper Wirkungsgrad Pumpe (h4 > h4s)
134
34,
hhhh
mW
mWS
SP
PSP
Irreversibilitäten bei:
• Verbrennung
• Wärmeübergang
• Strömung
Dampfkraftprozesse
Dampfkreislauf mit Nacherhitzung
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