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Abb. 7.57 Darstellung des Joule-Brayton Prozesses im h - s a und p - V -Diagramm b
Bei einem idealen Gas ist die spezifische Enthalpie h lediglich eine Funktion der Tempera-
tur T und unabhängig vom Druck p , so dass gilt; h = c p · T . Damit ist η th :
κ
1
κ
= 1 T 3
T 0
= 1 T 0
T 1
p 0
p 1
η th
= 1
,
(7.88)
T 2
T 1
in der κ der Isentropenkoeffizient ist (vergl. Gl. (7.80)). Daraus ergeben sich unmittelbar
zwei Schlussfolgerungen:
• Je größer der Isentropenkoeffizient κ ist, desto größer ist bei gegebenem Druckverhält-
nis der erreichbare thermische Wirkungsgrad. Daher kann der Joule-Brayton-Prozess
am effektivsten mit Helium (κ = 5/3) betrieben werden.
• Je höher das Druckverhältnis p 1 / p 0 ist, desto größere Wirkungsgrade lassen sich erzie-
len. Mit einem einfachen Joule-Brayton Prozess sind mit Temperaturen von 1000  °C
und Druckverhältnissen p max / p 0 ≈ 30 thermodynamische Wirkungsgrade von η th ≈ 45 %
erzielbar.
Für eine durch den Werkstoff vorgegebene maximale Turbineneintrittstemperatur T 2 lässt
sich eine optimale Temperatur T 1 ,opt nach der Kompression ermitteln, bei der der Kreis-
prozess die größtmögliche Nutzarbeit abwirft. Diese lautet:
T 1, opt
=
T 0
·
T 2 .
(7.89)
Das Entwicklungsziel geht daher in Richtung einer Erhöhung der maximalen Turbinen-
eintrittstemperatur T 2 . Die Abb.  7.58 zeigt den thermischen Wirkungsgrad als Funktion
des Druckverhältnisses bei verschiedenen Turbineneintrittstemperaturen T 2 . Aus der
 
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