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Carnot-Wirkungsgrad

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Wirkungsgrad einer Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie mit einer Carnot-Maschine. Der maximale Wirkungsgrad einer Carnot-Maschine, gleichzeitig der maximale Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, hängt von der Temperatur der Wärmequelle T1 und der Temperatur der Umgebung T2 nach der folgenden Beziehung ab:

Carnot-Wirkungsgrad = 1 - T2/T1

Dabei müssen T1 und T2 als absolute Temperaturen eingesetzt werden, bei denen 0oC 273 Kelvin (oder 273K) entspricht. Die folgende Graphik zeigt den Carnot-Wirkungsgrad für verschiedene Umgebungstemperaturen T2 in Abhängigkeit von der Temperatur der Wärmequelle T1:

carnotwirkungsgrad_graph.gif

Die beiden Pfeile unter dem GUD-Kraftwerk deuten die beiden Temperaturniveaus der Dampf- bzw. Gasturbine an

Am Beispiel einer Dampfturbine in thermischen Kraftwerken muß für T1 die Dampftemperatur am Turbinenanfang, für T2 die Dampfaustrittstemperatur eingesetzt werden. Letztere liegt bei etwa 50-100oC für alleinige Stromerzeugung, etwa 130oC für ein Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung. Aus dem oben gezeigten Diagramm können dann die

maximalen Turbinenwirkungsgrade für die genannten Fälle abgeschätzt werden; die genaue Berechnung des Wirkungsgrades von Dampfturbinen muß allerdings gemäß des Clausius-Rankine-Prozesses durchgeführt werden. Grau unterlegt sind typische Temperaturbereiche für den Dampf vor dem Eintritt in die Turbine bei verschiedenen Wärmequellen - verschiedenen Kraftwerkstypen entsprechend - an.


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