Dampfkraftprozesse 4 Teilsysteme im Kraftwerk: A: Dampfkreislauf (Arbeitsleistung) B: Wärmeerzeuger (Feuerung etc.) C: Wärmeabfuhr (Kühlturm) D: elektrischer Generator

Dampfkraftprozesse Teilsystem A: thermodynamischer Arbeitskreislauf: Clausius-Rankine Cycle 1 2: Turbine 2 3: Kondensator 3  4: Pumpe 4 1: Dampferzeuger

Schritt 1 2: Turbine (Q12 = 0) Dampfkraftprozesse Schritt 1 2: Turbine (Q12 = 0) 1. Hauptsatz (stationär) mit KE = PE = 0 Arbeitsleistung: Schritt 2 3: Kondensator (W23 = 0) Wärmeabfuhr:

Schritt 4 1: Dampferzeuger (W41 = 0) Dampfkraftprozesse Schritt 3  4: Pumpe (Q34 = 0) Schritt 4 1: Dampferzeuger (W41 = 0) Anteil der Kompressionsarbeit = „back work ratio“ (bwr) (klein für Dampfprozess!)

thermischer Wirkungsgrad (2 Überlegungen) Dampfkraftprozesse thermischer Wirkungsgrad (2 Überlegungen) Verhältnis: Netto-Arbeitsleistung / Wärme-Input Verhältnis: in Arbeit umgewandelte Wärme / Wärme-Input

der ideale „Rankine“ Zyklus Dampfkraftprozesse 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´

Speisewasserpumpe T-ds-Gleichung reversibel + adiabat Dampfkraftprozesse Speisewasserpumpe T-ds-Gleichung reversibel + adiabat für offenes Teilsystem ! Wasser  inkompressibel

Vergleich Rankine  Carnot Dampfkraftprozesse Vergleich Rankine  Carnot Wärmezufuhr isobar und nicht isotherm  bessere Nutzung der Wärme der Verbrennungsgase Kompression im 2-Phasen Gebiet schlecht machbar

mittlere Übertragungs- Temperatur und Wirkungsgrad Dampfkraftprozesse mittlere Übertragungs- Temperatur und Wirkungsgrad Wärmeübertragung in Dampferzeuger Mittelwert nach Regel oben eingesetzt:

analog für Wärmeabgabe am Kondensator Dampfkraftprozesse analog für Wärmeabgabe am Kondensator Wirkungsgrad für idealen Rankine-Zyklus

Dampfkraftprozesse Druckeinfluss höherer Druck im Dampferzeuger = höheres = höherer Wirkungsgrad tieferer Druck im Kondensator = tieferes = höherer Wirkungsgrad

Irreversibilitäten Isentroper Wirkungsgrad Turbine (h2 > h2s) Dampfkraftprozesse Irreversibilitäten Isentroper Wirkungsgrad Turbine (h2 > h2s) Irreversibilitäten bei: Verbrennung Wärmeübergang Strömung Isentroper Wirkungsgrad Pumpe (h4 > h4s)

Dampfkreislauf mit Nacherhitzung Dampfkraftprozesse Dampfkreislauf mit Nacherhitzung