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Thermodynamik der Dampfkraftprozesse

  • Stefan aus der Wiesche
Chapter

Zusammenfassung

Dampfturbinen sind immer Teil von übergeordneten Wärmekraftanlagen, bei denen Wasser als Arbeitsfluid in einem geschlossenen Kreisprozess eingesetzt wird. Generell kann die Auslegung von Dampfturbinen nicht ohne eine detaillierte Betrachtung des thermodynamischen Gesamtprozesses erfolgen. In diesem Kapitel werden die erforderlichen thermodynamischen Grundlagen der Dampfkraftprozesse behandelt. Hierfür wird zunächst der einfache Clausius- Rankine-Prozess als elementarer Vergleichsprozess für Dampfkraftanlagen vorgestellt. Bereits an diesem einfachen Kreisprozess lassen sich wesentliche Zusammenhänge, die auch für komplexere Anlagen gelten, erklären. Da bei der Analyse der Kreisprozesse und für die Auslegung der Turbinen eine genaue Kenntnis des thermodynamischen Verhaltens von Wasser bzw. Wasserdampf unerlässlich ist, werden in diesem Kapitel ebenfalls entsprechenden Grundlagen kurz diskutiert. Hierbei zeigt sich, dass das Konzept des idealen Dampfes noch immer für das Verständnis der strömungstechnischen Verhältnisse bei Turbinen hilfreich ist. Im Anschluss an diese allgemeinen Grundlagen werden geeignete thermodynamische Maßnahmen zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads von Dampfkraftprozessen vorgestellt. Vor allem die exergetische Analyse ist geeignet, ein korrektes Bild von den Verbesserungspotentialen der Kreisprozesse zu gewinnen. Vor diesem Hintergrund können dann repräsentative Beispiele von ausgewählten Dampfkraftprozessen diskutiert werden.

Literatur

  1. BAE1996.
    Baehr, H.D.: Thermodynamik, 9. Aufl. Springer, Berlin (1996)CrossRefGoogle Scholar
  2. BOH1982.
    Bohn, T. (Hrsg.): Grundlagen der Energie- und Kraftwerkstechnik. Handbuchreihe Energie, Bd. 1. Technischer Verlag Resch, Köln (1985)Google Scholar
  3. BOH1985.
    Bohn, T. (Hrsg.): Konzeption und Aufbau von Dampfkraftwerken. Handbuchreihe Energie, Bd. 5. Technischer Verlag Resch, Köln (1985)Google Scholar
  4. BOY2010.
    Boyce, M.P.: Handbook for Cogeneration and Combined Cycle Power Plants, 2. Aufl. ASME Press, New York (2010)Google Scholar
  5. DEJ1973.
    Dejc, M.E., Trojanovskij, M.B.: Untersuchung und Berechnung axialer Turbinenstufen. VEB Verlag Technik, Berlin (1973)Google Scholar
  6. DIX2010.
    Dixon, S.L., Hall, C.A.: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, 6. Aufl. Butterworth-Heinemann, Burlington (2010)Google Scholar
  7. DOL2001.
    Dolezal, R.: Kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke. Springer, Berlin (2001)CrossRefGoogle Scholar
  8. ENG1994.
    Engelke, W., Termuehlen, H.: Turbines for High Steam Parameters. In: Moore, W.G. (Hrsg.) Advances in Steam Turbine Technology for the Power Generation Industry PWR, Bd. 26, ASME, New York (1994)Google Scholar
  9. EPP2012.
    Epple, B., Leithner, R., Linzer, W., Walter, H. (Hrsg.): Simulation von Kraftwerken und Feuerungen, 2. Aufl. Springer, Wien (2012)Google Scholar
  10. GUB1959.
    Gubler, J.: Das thermische Kraftwerk Eddystone der Philadelphia Electric Co., Philadelphia, USA. Schweizerische Bauzeitung 77, (1959) Heft 38.Google Scholar
  11. KEH2009.
    Kehlhofer, R., Hannemann, F., Stirnimann, F., Rukes, B.: Combined-Cycle Gas & Steam Turbine Power Plants. PennWell Books, Tulsa (2009)Google Scholar
  12. KUG1990.
    Kugeler, K., Phlippen, P.-W.: Energietechnik. Springer, Berlin (1990)CrossRefGoogle Scholar
  13. LEY2007.
    Leyzerovich, A.S.: Steam Turbines for Modern Fossil Fuel Power Plants. Fairmont Press, Lilburn (2007)Google Scholar
  14. LOJ1989.
    v. Lojewski, D., Urban, H.: Der Zweistoff-Dampfprozess mit Kalium/Wasser-Dampfkreislauf. Jahrbuch der Dampferzeugertechnik. 6. Ausgabe. Vulkan-Verlag, Essen (1989)Google Scholar
  15. MAC2017.
    Macchi, E., Astolfi, M.: Organic Rankine Cycle (ORC) Power Systems. Elsevier, Amsterdam (2017)Google Scholar
  16. PAT1983.
    Patil, M.D.; Bitterlich, W.; Bohn, T.J.; Kestner, D.: Technische und wirtschaftliche Bewertung von ORC-Abwärme Kraftwerken. Forschung in der Kraftwerkstechnik. VGB-Mitteilungen, Essen, (1983), S. 37–46.Google Scholar
  17. PEL2013.
    Peltier, R.: AEP’s John W. Turk, Jr. Power Plant Earns POWER’s Highest Honor. Power, (2013), August, pp. 28–37.Google Scholar
  18. SAR2015.
    Saravanamuttoo, H., Cohen, H., Rogers, G.F.C.: Gas Turbine Theory, 5. Aufl. Pearson, ■ (2015)Google Scholar
  19. SIL2003.
    Silvestri, G.J.: Eddystone Station, 325 MW Generating Unit 1 – A Brief History. An ASME International Heritage Site. Verfügbar über: www.asme.org
  20. SMI1976.
    Smidt, D.: Reaktortechnik, 2. Aufl. G-Braun-Verlag, Karlsruhe (1976). ISBN 978-3765020186Google Scholar
  21. STE1988.
    STEAG AG (Hrsg.): Strom aus Steinkohle. Springer, Berlin (1988)CrossRefGoogle Scholar
  22. STO1910.
    Stodola, A.: Die Dampfturbinen, 4. Aufl. Springer, Berlin (1910)CrossRefGoogle Scholar
  23. STR2009.
    Strauß, K.: Kraftwerkstechnik, 6. Aufl. Springer, Berlin (2009). ISBN 978-3642014307CrossRefGoogle Scholar
  24. TER2001.
    Termuehlen, H.: 100 Years of Power Plant Development. ASME Press, New York (2001)Google Scholar
  25. THO1985.
    Thomas, H.-J.: Thermische Kraftanlagen, 2. Aufl. Springer, Berlin (1985)CrossRefGoogle Scholar
  26. TRA1952.
    Traupel, W.: Zur Dynamik realer Gase. Forsch. Ingenieurwes. 18, 3–9 (1952)CrossRefGoogle Scholar
  27. TRA1966.
    Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen, 2. Aufl. Bd. 1. Springer, Berlin (1966)CrossRefGoogle Scholar
  28. WAG2008.
    Wagner, W., Kretzschmar, H.-J.: International Steam Tables. Springer, Berlin (2008)CrossRefGoogle Scholar
  29. WAR1966.
    Wark, K.: Thermodynamics. McGraw-Hill, New York (1966)Google Scholar
  30. WET2014.
    Wettstein, H.E. Polytropic Change of State Calculations. In: Proceedings ASME International Mechanical Engineering Congress and Exhibition, Paper IMECE2014-36202, Montreal, Canada, November 14–20, (2014).Google Scholar

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2018

Authors and Affiliations

  • Stefan aus der Wiesche
    • 1
  1. 1.Fachhochschule MünsterSteinfurtDeutschland

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