(ENT2 09) – Energiebilanz einer Dampfturbine

Das Aufstellen einer Energiebilanz für eine Dampfturbine ist Thema dieses Kurstextes. Denn mit der Bilanz kannst du als angehender Techniker die Abfuhr der Abwärme aus einem Dampfturbinenprozess bestimmen.

Für ein optimales Verständnis helfen dir drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT2-Kraftwerkstechnik

Energiebilanz einer Dampfturbine – Einleitung

In der nächsten Abbildung siehst du eine zu Wartungszwecken ausgebaute Dampfturbine.

Vielleicht ist dir schon aufgefallen, dass sehr viele Schaufelblätter angebracht sind. Dann das Ziel ist eine optimale Wirksamkeit zu erlangen.

Jetzt stellen wir die Energiebilanz für eine Dampfturbine auf. Im Anschluss stellen wir dir zudem ein kurzes Beispiel zu diesem Thema vor.

Energiebilanz einer Dampfturbine

Diese Bilanz soll dabei stellvertretend für viele andere Umwandlungsprozesse stehen.

Wir betrachten die nachfolgenden Energiebilanzen.

Gesamtbilanz einer Dampfturbine

Die Gesamtbilanz besteht aus zwei Teilen. Wir unterscheiden die elektrische Leistung und die Kondensationsleistung.

Elektrische Leistung + Kondensationsleistung

$\boxed{ \dot{m_B} \cdot H_u \cdot \eta_K = P_{el} + \dot{Q}_{Ko} }$

Elektrische Leistung

Elektrische Leistung (Nettoleistung)

$\boxed{ \dot{m_B} \cdot H_u \cdot \eta_{ges} = P_{el} }$

Kondensationsleistung

Die für die elektrische Nettoleistung abzuführende Kondensationsleistung wird formal bestimmt durch:

$\boxed{ \dot{Q}_{Ko} = P_{el} ( \frac{\eta_K}{\eta_{ges}} - 1) }$

Kennzahlen – Erläuterungen

Nachfolgende Kennzahlen gehen in die Bilanzen näher ein:

$P_{el}$ = elektrische Nettoleistung (in kW) Brennstoffmassenstrom (kg/s) ,

sowie

$H_u$ = Unterer Brennstoffheizwert (kJ/kg)

Kondensationsleistung (kW),

$\eta_K =$ Kesselwirkungsgrad,

sowie

$\eta_{ges} =$ Nettowirkungsgrad des Kraftwerks.

Bei Kraftwerken fällt normalerweise viel Kondensationswärme an. Im nachfolgenden Zahlenbeispiel soll dies verdeutlicht werden $\rightarrow$

Beispiel: Kondensationsleistung

Gehen wir von einer elektrische Leistung in Höhe von $P_{el} = 700 MW$ aus, sowie Wirkungsgraden von

$\eta_K = 0,93$ (Kesselwirkungsgrad)

sowie

$\eta_{ges} = 0,37$ (Gesamtwirkungsgrad),

so erhalten wir als Kondensationsleistung einen Wert in Höhe von $\dot{Q}_{Ko} = 1059 MW$

Was kommt als Nächstes?

Nachdem wir das Thema Abwärme und die damit verbundenen Gleichungen jetzt mit einer Bilanz thematisiert haben, besprechen wir im nächsten Kurstext ausführlich die unterschiedlichen Kühlkonzepte in Kraftwerken.

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