Hallo zusammen, ich habe gelesen, dass der Wirkungsgrad in einem Kohlekraftwerk höher ist, wenn die Dampftemperaturen höher sind, welche die Turbinenschaufeln zum rotieren bringen. Warum ist dies so? Gruß Sarah
Höhere Temperatur -> höherer Ernergiegehalt?
Google "Carnot-Wirkungsgrad" Zitat Wikipedia: "Der Carnot-Wirkungsgrad ist umso höher, je größer T_h und je kleiner T_k ist. Da weder der absolute Nullpunkt (0 K) noch unendlich hohe Temperaturen erreicht werden können, ist ein Wirkungsgrad von 100 % ausgeschlossen. "
Michael B. schrieb: > Google "Carnot-Wirkungsgrad" Genauer ist der Carnot-Wirkungsgrad für zwei Wärmereservoire mit gegebenen Temperaturen eine obere Schranke für den Wirkungsgrad jeder periodisch arbeitenden Wärmekraftmaschine, die zwischen diesen beiden Temperaturen arbeitet. Man kann zeigen, dass diese Aussage äquivalent zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist. Damit lässt sich die Frage des TO etwas abstrakt mit dem Verweis auf dieses sehr fundamentale Naturgesetz beantworten.
Super, vielen Dank :-)
Hallo, selbst bei einem Wasserkraftwerk ist der Wirkungsgrad höher je größer die Differenz zwischen Eingang und Ausgang ist. Gruss Asko
mal wolframalpha aufrufen und carnot calculation eingeben. Temp-Werte berechnen und Grafik.
Asko B. schrieb: > selbst bei einem Wasserkraftwerk ist der Wirkungsgrad höher je > größer die Differenz zwischen Eingang und Ausgang ist. Warum?
Asko B. schrieb: > selbst bei einem Wasserkraftwerk ist der Wirkungsgrad höher je > größer die Differenz zwischen Eingang und Ausgang ist. Die Wirkung schon, aber nicht der Wirkungsgrad. Höhere Differenz führt zu höherer potentieller Energie. Der Wirkungsgrad eines Wasserkraftwerks ist das Verhältnis dieser potentiellen Energie zu dem, was hinten als Strom rauskommt, und ist eher sekundär von der Höhendifferenz abhängig. Demgegenüber ist der Wirkungsgrad bei Verbrennung das Verhältnis von Brenn- oder Heizwert zum Ergebnis. Diese Nennwerte des Brennstoffs sind unabhängig von der Temperaturdifferenz des Kreisprozesses.
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Der Carnot Wirkungsgrad ist etwas wie (Obere Temperatur-Untere Temperatur)/ Obere Temperatur Allerdings mit absoluten Temperaturen. Und ohne Kondensation. Dieser Wirkungsgrad ist das obere Limit fuer Gas-zyklenmaschinen. Ohne zu erwaehnen wie man zu diesen Temperaturen kommt. Verbrenungsmaschinen werden aber eigentlich nicht abgedeckt. Denn die Expansionsstufe ist Isothermal, die Waerme kommt von einem heissen Reservoir mit einem Tauscher. Und dort wo im Carnot cycle die adiabatische Kompression kommt ist bei Verbrennungsmaschinen der Auspuff.
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Dampfkraftwerke => Rankine statt Carnot.
Name H. schrieb: > Verbrenungsmaschinen > werden aber eigentlich nicht abgedeckt. Als obere Grenze? Selbstverständlich. Nur liegen ideale Kreisprozesse noch einmal deutlich unter dem Carnot-Wirkungsgrad. Und reale Kreisprozesse unterhalb des Wirkungsgrads der idealen Kreisprozesse.
Da kling ich mich mal ein. Man sagt ja, dass Diesel-Motoren einen höheren Wirkungsgrad haben. Andererseits sagt man, dass Diesel-Motoren weniger Abwärme produzieren. Widerspricht sich das nicht?
Marek N. schrieb: > Da kling ich mich mal ein. > > Man sagt ja, dass Diesel-Motoren einen höheren Wirkungsgrad haben. > Andererseits sagt man, dass Diesel-Motoren weniger Abwärme produzieren. > > Widerspricht sich das nicht? Je geringer die Abwärme, desto mehr Energie wurde bei der Verbrennung in seine beabsichtigte Form (Bewegung) überführt, oder?
Der effizienteste Weg, wenn man mit Restwärme von Stromerzeugung sonst nichts anfangen kann: Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk https://de.wikipedia.org/wiki/Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk
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Jein. Wirkungsgrad nach Carnot ist doch definiert über die Temperaturdifferenz. Die untere Temperatur ist beim Diesel und Benziner identisch, nämlich die Umgebungstemperatur. Wenn der Diesel jetzt einen besseren Wirkungsgrad haben soll, dann muss er zwangsläufig heißer verbrennen. Aber dann erzeugt er doch mehr Abwärme und die Heizung müsste im Winter schneller warm werden, als beim Benziner. Das ist mein Verständnisproblem.
Für reale Kreisprozesse gibts jeweils eigene idealisierte Vergleichsprozesse, wie den Rankine-Prozess für Dampfkraftwerke. Bei Diesel sind es der Dieselkreisprozess und der Seiliger-Kreisprozess: https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselkreisprozess https://de.wikipedia.org/wiki/Seiliger-Kreisprozess
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Marek N. schrieb: > Wirkungsgrad nach Carnot ist doch definiert über die > Temperaturdifferenz. > Die untere Temperatur ist beim Diesel und Benziner identisch, nämlich > die Umgebungstemperatur. Nicht ganz, sondern die Ansaugtemperatur, daher Ladeluftkühler. > Wenn der Diesel jetzt einen besseren Wirkungsgrad haben soll, dann muss > er zwangsläufig heißer verbrennen. Aber dann erzeugt er doch mehr > Abwärme und die Heizung müsste im Winter schneller warm werden, als beim > Benziner. > Das ist mein Verständnisproblem. Diesel verbrennt in der Explosionsflamme auch heisser, daher die NOx Probleme bei dem Motor. Ein Benziner hätte die bei der Verbrennungstemperatur auch. Ob jedoch der Motorblock wärmer wird, ist jedoch Auslegungssache wie gut der sich kühlt.
Michael B. schrieb: > Ob jedoch der Motorblock wärmer wird, ist jedoch Auslegungssache wie gut > der sich kühlt. Wobei das wiederum in den praktisch erzielbaren Wirkungsgrad eingeht.
Walter T. schrieb: > Nur liegen ideale Kreisprozesse > noch einmal deutlich unter dem Carnot-Wirkungsgrad. bitte nochmal im Script vom 2. Semester Termodynamik nachschauen: Für den Otto- , Diesel- und Jouleprozess trifft obiges zu. Der der ideale Clausius-Rankine Prozess und der ideale Stirlig Prozess haben Carnot Wirkungsgrad. > Und reale > Kreisprozesse unterhalb des Wirkungsgrads der idealen Kreisprozesse. Richtig. Robert Stirling war gut, nur inschinörmässig ist die Idee recht schwer umzusetzen. Der Kockums V4-275R reizt da einiges aus, der Entwicklungsschwerpunkt lag aber auf "leise sein". https://de.wikipedia.org/wiki/Gotland-Klasse Clausus Rankine Maschinen sind dagegen sehr sehr nah am idealem Wirkungsgrad, wenn wir jetzt noch Werkstoffe hätten, die den Dampf bei mehr als 300 bar bei 600 °C halten können und wir T m,zu noch weiter steigern könnten, hätten wir bessere Maschinenwirkungsgrade. Haben wir aber nicht. Deshalb schaltet man gerne einen offenen Joule Prozess vor den Clausius Rankine Prozess - nennt sich dann GuD Kraftwerk. In Joule Maschinen kann der Inschinör besser tricksen, z.B. durch Filmkühlung der belasteten Bauteile, um die Temperatur nicht an die Werkstoffe kommen zu lassen: https://de.wikipedia.org/wiki/Gasturbine#/media/File:Turbinenschaufel_RB199.jpg Da ist T m,zu mächtig gewaltig und grösser als die zulässige Werkstofftemperatur. Die Filmkühlung klappt aber nicht immer wie auf dem Bild zu sehen ist.
Marek N. schrieb: > Man sagt ja, dass Diesel-Motoren einen höheren Wirkungsgrad haben. > Andererseits sagt man, dass Diesel-Motoren weniger Abwärme produzieren. > > Widerspricht sich das nicht? Nein, weil du die Zeit vergessen hast. Ottoprozess hat eine Gleichraumverbrennung. Der Dieselprozess hat eine Gleichdruckverbrennung. Dadurch ist die Höchtsttemperatur der Wärmezufuhr geringer als beim Otto Prozess die mittlere Temperatur der Wärmezufuhr kann aber gegenüber dem Otto Prozess gesteigert werden.
Marek N. schrieb: > Jein. > > Wirkungsgrad nach Carnot ist doch definiert über die > Temperaturdifferenz. > Die untere Temperatur ist beim Diesel und Benziner identisch, nämlich > die Umgebungstemperatur. > > Wenn der Diesel jetzt einen besseren Wirkungsgrad haben soll, dann muss > er zwangsläufig heißer verbrennen. Aber dann erzeugt er doch mehr > Abwärme und die Heizung müsste im Winter schneller warm werden, als beim > Benziner. > Das ist mein Verständnisproblem. Am dynamischen Verhalten der Heizleistung der Kabinenraumluftheizung kannst du das wirklich nicht messen. Da sind einfach zu viele Faktoren dazwischen Wärmekapazität der Werkstoffe des Motors Wärmekapazität des Kühlmedius im Kühlkreislaufes des Motors Wärmekapazität des Wärmetauschers Effizienz des Wärmetauschers Wärmekapazität des Heizkreislaufes Effiziens des Wärmeübertragers..... Der ideale Dieselprozess verbrennt mit geringer Höchsttemperatur aber höher mittleren Temperatur als ein Ottoprozess. Bei KFZ aus den 60gern und 70gern kann man das noch erraten. Pumpe-Düse Dieselhakker oder Vergaser Benziner. In Zeiten von variabler Turboladung, elekronischer Laderegulung, elktronischer Einspritzvolumen- und -mengenregelung, Zündzeitverstellung, variablen Ventilwegen, bla bla bla habe ich 1000de von Einstellschrauben. Ich kann dem Motor sogar sagen, dass er ohne Ende ösen darf, wenn er nur rollt.
Der thermische Wirkungsgrad ist ganz einfach definiert: eta = 1 - Tmin/Tmax Grüße
Der zweit Hauptsatz ist kein Naturgesetz sofern ein Erfahrungssatz. Wäre er ein Naturgesetz, hätte es weder einen Urknall noch ein Universum gegeben. Alles was wir sehen widerspricht dem zweiten Hauptsatz. Wer versucht den zweiten Hauptsatz zu beweisen wird schnell merken, das der nicht so allgemeingültig ist wie behauptet. Es ist sogar recht einfach den theoretischen Gegenbeweis zu erbringen. MfG Michael
ich hätte da auch noch ein Frage zu: Wieso muss denn in einem Kraftwerk eigentlich gekühlt werden? Auf der einen Seite gibt es Wärmepumpen, welche noch geringe Mengen Rest-Wärmeenergie aus Wäschetrocknern oder aus dem Boden ziehen (und dabei auch noch irgendwie "wirtschaftlich" sind) Und anderersseits Kraftwerke, welche große Kühltürme haben, um Rest-Wärmeenergie "einfach so" zu vernichten. -> wie passt das zusammen?
Wegstaben V. schrieb: > Wieso muss denn in einem Kraftwerk eigentlich gekühlt werden? Aus einem Dampfkraftwerk kommt aus der Niederdruckturbine Dampf raus, nur wenig bis kein Wasser, bei möglichst niedrigem Druck. Die Speisewasserpumpe von Kessel (oder Wärmetauscher) braucht jedoch Wasser. Und jetzt? Wie kriegst du ohne Wärmeabgabe aka Kühlung den Dampf zum Wasser? Für maximale Stromausbeute liegt die Temperatur dieses Nassdampfes bei unter 40°C, mit einem eher an Vakuum erinnernden Druck. Für direkt genutzte Fernwärme ist das viel zu wenig. Direkte Fernwärmenutzung reduziert also die Stromproduktion, weil man Dampf bei höherer Temperatur und entsprechend höherem Druck auskoppeln muss. > Auf der einen Seite gibt es Wärmepumpen, welche noch geringe Mengen > Rest-Wärmeenergie aus Wäschetrocknern oder aus dem Boden ziehen (und > dabei auch noch irgendwie "wirtschaftlich" sind) Möglich ist die Verwendung von Restwärme niedriger Temperatur in Verbindung mit Wärmepumpen. Die tun sich mit 30°C Restwärme deutlich besser als mit -10°C Aussenluft. Andererseits: Die meiste Zeit des Jahres braucht man hierzulande wenig bis keine zusätzliche Heizung. In der übrigen Zeit will man vom Kraftwerk möglichst viel Strom, muss also entsprechend gut kühlen. Nun muss man rechnen, ob und wo sich der höhere Aufwand tatsächlich lohnt. Kleinräumig in Blockheizkraftwerken von Unternehmen klappt das besser als bei Grosskraftwerken weit weg von der Zivilisation. Damit wird die Grundlast des Stroms abgedeckt, und die Abwärme des Erdgasdiesels ist heiss genug, um je nach Bedarf die Bude zu heizen oder die Produktionsanlagen zu kühlen (*). Auf diese Art lassen sich zu günstigen Zeiten 80% der Gesamtenergie nutzen. Durch die Auslegung auf Grundlast statt Spitzenlast wird das BHKW recht gut ausgelastet und arbeitet sehr effizient. *: Kühlung durch Wärme klingt nur komisch, wenn man noch nie einen mit Gas statt Strom betriebenem Campingkühlschrank gesehen hat. Nennt sich Absorptionswärmepumpe.
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@prx: Danke für die fundierte Erläuterung.
Michael O. schrieb: > Der zweit Hauptsatz ist kein Naturgesetz sofern ein Erfahrungssatz. > [...] Alles was wir sehen widerspricht dem zweiten Hauptsatz. [...] > Es ist sogar recht einfach den theoretischen Gegenbeweis zu erbringen. Das ist interessant. Kannst du mir verraten, wie man den technisch nutzbar machen kann? Weil dann wäre das Perpetuum Mobile-Problem doch gelöst, oder?
Ich kann Dir den theoretischen Gegenbeweis geben. Den praktisch Nutzbaren will ich noch nicht öffentlich machen dafür steckt zu viel Arbeit drin. mfG Michael
Michael O. schrieb: > Den praktisch > Nutzbaren will ich noch nicht öffentlich machen dafür steckt zu viel > Arbeit drin. Aja, mehr als in der Arbeit vom Rossi?
S. R. schrieb: > Weil dann wäre das Perpetuum Mobile-Problem doch > gelöst, oder? Es gibt kein Perpetuum mobile! Weder in der Thermodynamik, noch in der Mechanik, noch sonstwo auf der ganzen Welt. Dennoch ist es aber nicht gerechtfertigt, generell von einer Unumkehrbarkeit der Dinge zu sprechen. Allerdings ist eine Umkehrbarkeit immer auch mit Verlusten behaftet. Es sei denn, man schöpft aus einem (nahezu) unendlich vorhandenen Energie-Volumen, das man auch "anzapfen" kann, etwas ab. Wobei diese "Anzapfung" auch verwertbar sein und nicht nur eine "Spielerei" sein sollte! Die lediglich beweisen kann, daß sowas möglich ist. Wie z.B. das bekannte Flügelrad: https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtm%C3%BChle oder beeindruckende Feststellungen von Prof. Turtur: https://www.psiram.com/de/index.php/Claus_Wilhelm_Turtur Das bringt/brachte alles nichts tatsächlich Verwertbares. Was jedoch machbar ist, besteht darin, in einem Bereich zu bleiben. Z.B. dem T-Bereich. Extern angebotene und zur Verfügung stehende T-Reservoirs kostenlos "anzuzapfen", um sie per Einsatz von Energie auf ein höheres und dadurch auch verwertbares T-Niveau "hochzuheben". Das ist dann nicht mehr verlustbehaftet, sondern die Nutzbarmachung sowohl der hineingesteckten, als auch der dadurch "hinzugewonnenen" Energie. Alle Wärmepumpen funktionieren so. Grüße
L. H. schrieb: > Allerdings ist eine Umkehrbarkeit immer auch mit Verlusten behaftet. Naja, Verlust in welche Energieform? Normalerweise ist die Form der Verluste, Wärmeenergie. Daher darf ein Prozess der aus Wärmeenergie, etwas macht (also die Umwandlung umkehrt) von mir aus 99% Verlust haben, es wäre immer noch möglich was damit zu gewinnen indem man den Prozess immer und immer wieder durchführt :D So ein Prozess ist allerdings nicht bekannt... > Die lediglich beweisen kann, daß sowas möglich ist. > Wie z.B. das bekannte Flügelrad: > https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtm%C3%BChle Ähm, das macht sich einfach nur einem Temperaturgefälle zu nutze (zwischen schwarzer und silbriger Seite der Flügel). Um solche Prozesse ging es hier schon im Eingangspost denn mit so einem Gefälle funktionieren auch Dampfkraftwerke. Unter eine Umkehrung eines Prozesses welcher zuvor "höherwertige Energie" in Wärme umgewandelt hat, verstehe ich zumindest was anderes. Das kann man sich auch schön analog mit der "Lageenergie" vor Augen führen. Hast du ein Gewicht in 10m höhe, kannst du mittels Seilzug, durch Herablassen, Energie abzapfen. Liegt das Gewicht aber schon bei deinen Füssen (und du kannst nicht in die Tiefe graben), dann kannst du auch keine Energie mehr abzapfen auch wenn das Gewicht noch immer Lageenergie hat, denn diese kannst du nur abzapfen wenn du eine Referenz hast, die tiefer liegt.
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Ich habe ein kleines Verständnisproblem: L. H. schrieb: > Der thermische Wirkungsgrad ist ganz einfach definiert: > eta = 1 - Tmin/Tmax Die Energie des Speisewassers ist bei Tmin schon deutlich > 0 -- diese Energie wird aber weder hineingesteckt, noch hinterher wieder entzogen. Sie taucht also in der Energiebilanz des Systems gar nicht auf. Zur Energiegewinnung steht im Groben nur die Energiemenge zur Verfügung, die investiert wurde, um das Medium auf Tmax zu erhitzen und je höher Tmax werden kann, um so mehr Wärmeenergie kann pro kg Speisewasser vom Dampferzeuger zur Turbine transportiert werden. Wenn diese Überlegung richtig ist, dann ist es doch eigentlich uninteressant, ob das Speisewasser mit +0° oder mit 80° in den Kreislauf kommt, so lange die Wärmeenergie durch den Wandler vollständig in eine andere Energieform umgesetzt werden kann. Letzteres ist natürlich technisch nicht möglich, es wird also immer Energie durch Abwärme verloren gehen. Auf der anderen Seite ist diese Verlustenergie nicht von Tmax abhängig. Daraus folgt, dass bei einem höheren Tmax relativ weniger Energie durch Abwärem verloren geht. Fragen: - Ist diese Gedankenkette richtig? Wenn nein, wo ist der Fehler? - Wenn sie richtig ist: warum bezieht man den Wirkungsgrad dann auf die gesamte Energie des Mediums als 1 - Tmin/Tmax?
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Es geht um die Temperaturen vor und hinter der Turbine, nicht um die Temperaturen vor und hinter dem Dampferzeuger.
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Alex G. schrieb: > L. H. schrieb: >> Allerdings ist eine Umkehrbarkeit immer auch mit Verlusten behaftet. > Naja, Verlust in welche Energieform? Wenn die Energieform gewechselt wird, sind die Verluste i.d.R. noch höher als wenn man bei einer Energieform bleibt. > Normalerweise ist die Form der Verluste, Wärmeenergie. Daher darf ein > Prozess der aus Wärmeenergie, etwas macht (also die Umwandlung umkehrt) > von mir aus 99% Verlust haben, es wäre immer noch möglich was damit zu > gewinnen indem man den Prozess immer und immer wieder durchführt :D > So ein Prozess ist allerdings nicht bekannt... Jeder Einzel-Prozess ist aber vom delta_T abhängig. Was besonders bei Wärmeenergie-Nutzung es nahezu unmöglich macht, die gesamte Wärme, v.a. dann, wenn ihr Max. schon verwertet wurde, überhaupt nutzbar machen zu können. Denn dabei reden wir dann von Rest-Wärme-Nutzung. Mit Seebeck- oder Stirling-Verfahren braucht man das erst gar nicht zu versuchen. Ein Prozess, der Wärmerückgewinnung immer wieder stufenweise durchführt, ist mir auch nicht bekannt. Ist auch kein Wunder, weil es relativ schnell uninteressant wird, Rückgewinnung zu betreiben. Jedenfalls bei Wärmerückgewinnung wird der "Gewinn" recht schnell marginal. Anders mag das aussehen, wenn man, wie z.B. bei E-Autos, E_kin beim Abbremsen per Generator für die Nachladung von Akkus nutzbar machen kann. Auch dabei "bleibt" man bei der selben Energieform, um Verluste minimieren zu können. > >> Die lediglich beweisen kann, daß sowas möglich ist. >> Wie z.B. das bekannte Flügelrad: >> https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtm%C3%BChle > Ähm, das macht sich einfach nur einem Temperaturgefälle zu nutze > (zwischen schwarzer und silbriger Seite der Flügel). Denke, das ist nicht ganz richtig, weil Lichtmühlen nur bei ganz bestimmten Evakuierungs-Verhältnissen funktionieren. Unter anderen Randbedingungen jedoch nicht. Ganz abgesehen davon, daß sowas technisch ohnehin nicht nutzbar sein dürfte. ;) > Um solche Prozesse ging es hier schon im Eingangspost denn mit so einem > Gefälle funktionieren auch Dampfkraftwerke. Dampfkraftwerke funktionieren mit überhitztem Wasserdampf. Mit einem an sich recht "mauen" eta von ca. 40% für die Stromversorgung. Die Realität sieht (bisher) so aus: Deutschland hat an sich nur einen einzigen Rohstoff. Kohle ohne Ende. Teils auch Braunkohle, die bequem im Tagebau "abgeschürft" werden kann. Folglich ging man her und baute monströse Geräte, um den Abbau sicherstellen zu können sowie auch Kraftwerke, welche die Kohle verfeuern können. Ist alles nur eine Frage der Verhältnismäßigkeit. Wenn sich Materialeinsatz lohnt - warum sollte man den scheuen? Der ganze "Haken dabei" ist nur der, daß von solchen Kraftwerken auch enorme CO2-Mengen ausgestoßen werden. Solche Mengen, daß man gezwungen ist, die Kraftwerke schließen zu müssen. > Unter eine Umkehrung eines Prozesses welcher zuvor "höherwertige > Energie" in Wärme umgewandelt hat, verstehe ich zumindest was anderes. Was genau? > > Das kann man sich auch schön analog mit der "Lageenergie" vor Augen > führen. > Hast du ein Gewicht in 10m höhe, kannst du mittels Seilzug, durch > Herablassen, Energie abzapfen. Ja. > Liegt das Gewicht aber schon bei deinen Füssen (und du kannst nicht in > die Tiefe graben), dann kannst du auch keine Energie mehr abzapfen auch > wenn das Gewicht noch immer Lageenergie hat, denn diese kannst du nur > abzapfen wenn du eine Referenz hast, die tiefer liegt. Die Referenz für die Energie-Umwandelung von E_pot in E_kin ist ja immer der vorherige Null-Punkt des Gewichtes. Man zieht es von dort hoch und läßt es dann, z.B. in 10m Höhe, arretiert hängen. Ist übrigens ganz interessant, daß dies die m.W. einzige "Energiespeicherung" ist, die keinerlei Verluste hat. :) Löst man die Arretierung, wird E_pot durch Umwandelung in E_kin so lange abgebaut bis von E_pot nichts mehr übrig ist. Was im Null-Punkt des Gewichtes der Fall ist. Uhu U. schrieb: > Zur Energiegewinnung steht im Groben nur die Energiemenge zur Verfügung, > die investiert wurde, um das Medium auf Tmax zu erhitzen und je höher > Tmax werden kann, um so mehr Wärmeenergie kann pro kg Speisewasser vom > Dampferzeuger zur Turbine transportiert werden. Ja, per Erhitzung wird Energie an den Dampf "übertragen". > > Wenn diese Überlegung richtig ist, dann ist es doch eigentlich > uninteressant, ob das Speisewasser mit +0° oder mit 80° in den Kreislauf > kommt, so lange die Wärmeenergie durch den Wandler vollständig in eine > andere Energieform umgesetzt werden kann. Nein, das ist ganz und gar nicht uninteressant. Bedenk dabei bitte, daß Wasser bei 100°C seine zweite Latent-Phase hat: Da kannst Du erst mal Energie "noch und nöcher" reinschieben bis sich an der T irgendwas verändert. Und erst, wenn das Wasser vollständig verdampft wurde, steigt dann die T des Wasserdampfes an. Das kannst Du im Prinzip direkt analog mit der ersten Latent-Phase von Wasser (bei 0°C) vergleichen: So lange da im Eiswasser noch Eistrümmer vorhanden sind, muß Energie zugeführt werden bis das letzte Eisstückelchen verflüssigt wurde. Und erst danach kann die T ansteigen. > > Letzteres ist natürlich technisch nicht möglich, es wird also immer > Energie durch Abwärme verloren gehen. Auf der anderen Seite ist diese > Verlustenergie nicht von Tmax abhängig. Daraus folgt, dass bei einem > höheren Tmax relativ weniger Energie durch Abwärem verloren geht. Durchdenk das doch bitte nochmal. Ist es nicht widersinnig, daß bei höherem Tmax weniger Verlust-Abwärme entstehen sollte als bei einem niedrigeren Tmax? Oder meintest Du das irgendwie anders, das ich nicht verstand? A. K. schrieb: > Es geht um die Temperaturen vor und hinter der Turbine, nicht um die > Temperaturen vor und hinter dem Dampferzeuger. Ja, ist korrekt. Genau so, wie man sich bei Brennkraftmaschinen ihre internen Spitzen-T und ihre Auslass-T anschaut. Alles andere ist bzgl. eta relativ uninteressant. Grüße
L. H. schrieb: > Nein, das ist ganz und gar nicht uninteressant. > Bedenk dabei bitte, daß Wasser bei 100°C seine zweite Latent-Phase hat: Ich habe nicht zufällig die 80° genannt und nicht 105, oder so… > Oder meintest Du das irgendwie anders, das ich nicht verstand? Ich meine die Wärmemenge, die nötig ist, das Speisewasser auf Tmin zu erhitzen - die ist unabhängig von Tmax und geht in jedem Fall verloren. Der Anteil dieser Energie wird relativ zur Gesamtenergie immer geringer, je höher Tmax ist. Das hat wohl nichts mit dem eta = 1 - Tmin/Tmax zu tun. Frage: woher kommt diese 1 in der Formel? L. H. schrieb: > A. K. schrieb: >> Es geht um die Temperaturen vor und hinter der Turbine, nicht um die >> Temperaturen vor und hinter dem Dampferzeuger. > > Ja, ist korrekt. > Genau so, wie man sich bei Brennkraftmaschinen ihre internen Spitzen-T > und ihre Auslass-T anschaut. > Alles andere ist bzgl. eta relativ uninteressant. Je kleiner das Verhältnis Tmin/Tmax ist, um so mehr Wärmeenergie kann mit einem kg Dampf transportiert werden. Eta wäre 1, wenn in einem Dampfvolumen unendlich viel Energie übertagen werden könnte - was natürlich nicht geht…
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Uhu U. schrieb: > Ich meine die Wärmemenge, die nötig ist, das Speisewasser auf Tmin zu > erhitzen - die ist unabhängig von Tmax und geht in jedem Fall verloren. Im Rankine Prozess ist Tmin die Temperatur des Wassers, wie es auch der Speisewasserpumpe kommt, und damit etwas wärmer als das Wasser aus dem Kondensator. Eine Vorwärmung erfolgt im theoretischen Rankine Prozess nicht. In realen Kraftwerken wird das Speisewasser zwischen Kondensator und Dampferzeuger eigens vorgewärmt. Damit wird der Wirkungsgrad selbst dann verbessert, wenn man dazu Dampf hinter der Hochdruckturbine entnimmt, statt Rauchgas zu verwenden: https://en.wikipedia.org/wiki/Feedwater_heater
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Uhu U. schrieb: > Das hat wohl nichts mit dem eta = 1 - Tmin/Tmax zu tun. > Frage: woher kommt diese 1 in der Formel? Eigentlich (d.h. anschaulicher) lautet der Quotient Temperaturdifferenz durch Maximaltemperatur. Also (Tmax-Tmin)/Tmax, durch Umformen gelangt man auf 1- Tmin/Tmax. Ganz wichtig, die Temperaturen beziehen sich auf den absoluten Nullpunkt, sind also in Kelvin zu messen. Aus der Formel bedeutet das, käme man mit der unteren Temperatur an den absoluten Nullpunkt, dann wäre der Wirkungsgrad 1 möglich. Warum das physikalisch so ist, kann ich auch nicht erklären. Auf dein Temperaturbeispiel bezogen heißt das aber, ob du Wasser von 80° auf 90° heizt oder von 20° auf 30° benötigt (etwa) die gleicche Energie, aber aus der Differenz zwischen 80° und 90° lässt sich mehr mechanische Energie gewinnen wie aus der Differenz zwischen 20° und 30°. Freilich ist die Energie im zweiten Beispiel nicht verloren, sondern die Differenz bleibt als Wärme im Wasser.
A. K. schrieb: > Aus einem Dampfkraftwerk kommt aus der Niederdruckturbine Dampf raus, > nur wenig bis kein Wasser, bei möglichst niedrigem Druck. Die > Speisewasserpumpe von Kessel (oder Wärmetauscher) braucht jedoch Wasser. > Und jetzt? Wie kriegst du ohne Wärmeabgabe aka Kühlung den Dampf zum > Wasser? > > Für maximale Stromausbeute liegt die Temperatur dieses Nassdampfes bei > unter 40°C, mit einem eher an Vakuum erinnernden Druck. Wie geht das? Durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten durch die Turbine? Allerdings kommen mir die 40° arg niedrig vor. Kann es sein, dass das die Temperatur im Kühler ist, um die große anfallende Dampfmenge überhaupt rechtzeitig zum Kondensieren bringen zu können? Schlecht wäre nämlich, den Dampf in die Luft zu blasen um dann Frischwasser komplett hochheizen zu müssen.
Thorsten M. schrieb: >> Für maximale Stromausbeute liegt die Temperatur dieses Nassdampfes bei >> unter 40°C, mit einem eher an Vakuum erinnernden Druck. > Wie geht das? Durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten durch die Turbine? 25°C im Kondensator entsprechen einem Dampfdruck von 32mbar. Freunde der Stromspannung muss man vielleicht darauf hinweisen, dass es sich um einen Dampfkondensator handelt. ;-) > Schlecht wäre > nämlich, den Dampf in die Luft zu blasen um dann Frischwasser komplett > hochheizen zu müssen. Der Dampfprozess ist ein geschlossener Zyklus, da wird nichts in die Luft geblasen. Kühltürme haben mit dem Kühlwasser des Kondensators zu tun.
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