Verbesserungen des Wirkungsgrads
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Grundlegende Ideen:
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"schlechte" Teilflächen minimieren
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Werte der Zustandsgrößen verbessern
- Kondensationstemperatur verringern (a)
- Dampftemperatur erhöhen (b)
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Abwärme nutzen
- wirklicher Verlust Qab (bei
gleichem Wk) wird kleiner
- benötigte Wärme Qzu wird
kleiner
- → Wirkungsgrad steigt
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Beispiele
- Speisewasservorwärmung (interne
Nutzung) (c)
- Kraft-Wärme-Kopplung (externe
Nutzung)
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Erniedrigung des Gegendrucks:
- niedrige Kondensationstemperatur → niedriger
Dampfdruck im Kondensator
- meist durch Kühlwasser-Temperatur
beschränkt
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Erhöhung der Dampftemperatur:
- starke Beanspruchung der Materialien
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Nassdampfgebiet →
- Trennung von Wasser und Dampf nötig
- z.B. dickwandige Kessel
- Wirkungsgrad steigt
- Wirtschaftlichkeit sinkt
- Ausweg: "Verdampfen" über dem kritischen
Punkt
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Zwischenüberhitzung:
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Problem
- zu hoher Wassergehalt bei Entspannung in
Turbine
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Lösung
- zunächst geringere Entspannung
- Dampf danach wieder aufwärmen
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weitere Entspannung in 2. Turbine
- verbessert auch den Wirkungsgrad (bei geeigneten
Zwischentemperaturen)
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Speisewasservorwärmung:
- sehr schlechter Wirkungsgradbereich bei
Erwärmung des Wassers
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Verbesserung
- Massenanteil α vom Dampf abzweigen
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zum Vorwärmen des Wassers verwenden
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ideale Wärmeübertragung
- heißer Dampf gibt isobar die gesamte Wärme
ab
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wird nach adiabater Druckanpassung dem Wasser wieder
hinzugefügt
- in der Praxis Wärmeübertragung nur gegen
endlichen Temperaturunterschied
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im T-s-Diagramm mit farbigen Linien für die einzelnen
Dampfanteile
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Energiebilanz im 1. Vorwärmer
- in großen Anlagen bis zu zehn
Vorwärmstufen
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Reale Dampfkraftanlagen:
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Gesamtwirkungsgrad enthält viele Verluste, z.B.
- Verbrennungsverluste
- Rohrleitungsverluste
- Turbinenverluste
- mechanische und elektrische Verluste bei der
Energieumwandlung
- Eigenbedarf für Pumpen etc.
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vereinfachtes Schaltbild eines 500 MW-Blocks eines Dampfkraftwerks
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Aufgaben: