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Thermodynamik - Kreisprozesse der Gasturbinenanlagen

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Thermodynamik

Kreisprozesse der Gasturbinenanlagen

In diesem Abschnitt soll der Kreisprozess einer GasTurbinenanlage veranschaulicht werden. Eine Gasturbine setzt sich zusammen aus einem Verdichter und einer Turbine, welche beide adiabat abgedichtet sind.

Der Verdichter dient dazu, das Gas zu komprimieren (verdichten). Das führt zu einer Verringerung des Gasvolumens und zu einer Erhöhung des Drucks. Da der Verdichter adiabat abgedichtet ist und damit keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht werden kann steigt die Temperatur an. Um das Gas zu verdichten muss dem System Arbeit zugeführt werden, d.h. also Arbeit muss aufgewendet werden. 

Die Turbine dient dann dazu, das Gas wieder zu expandieren. Das bedeutet also eine Vergrößerung des Gasvolumens und eine Reduktion des Drucks. Da die Turbine ebenfalls adiabat abgedichtet ist, kann keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht werden und die Temperatur sinkt. Durch die Expansion des Gases wird Arbeit von der Turbine abgegeben, d.h. also Arbeit wird innerhalb der Turbine erzeugt und nach außen abgegeben.

Eine Gasturbinenanlage benötigt zusätzlich aber noch zwischen Verdichter und Turbine eine Wärmezufuhr und eine Wärmeabfuhr. Grund dafür ist, dass ohne Wärmezufuhr und -abfuhr die von der Turbine abgegebene Arbeit gerade ausreichen würde um den Verdichter anzutreiben. In diesem Fall ist die zugeführte Arbeit gleich der abgegebenen Arbeit und somit ist die Nutzarbeit des Kreisprozesses gleich null. Ziel ist es aber mehr Arbeit zu erzeugen als Arbeit aufgewendet werden muss. Dieser Überschuss an abgegebener Arbeit kann dann genutzt werden um z.B. einen Generator anzutreiben. 

Kreisprozess der Gasturbinenanlage
Kreisprozess der Gasturbinenanlage

In den kommenden zwei Abschnitten wird der Prozess der Gasturbinenanlagen anhand des Joule-Prozesses und des Ericsson-Prozess näher erläutert.