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Erschienen in:
Gegenstand und Grundbegriffe der Thermodynamik Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

14. Thermodynamische Prozesse, Maschinen und Anlagen

verfasst von : Peter Stephan, Karlheinz Schaber, Karl Stephan, Franz Mayinger

Erschienen in: Thermodynamik

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Thermodynamische Maschinen und Anlagen dienen allgemein der Energiewandlung, wobei die Bereitstellung einer ganz bestimmten Energieform das Ziel ist, z. B. die Bereitstellung von Wellenarbeit zum Antrieb eines Fahrzeugs, von elektrischer Arbeit für unser Stromnetz oder von Wärme zur Beheizung von Gebäuden. In den vorangegangenen Kapiteln wurden die Energiewandlungsprozesse und Zustandsänderungen, die in solchen Maschinen und Anlagen stattfinden, weitgehend nur von einem abstrakten thermodynamischen Standpunkt aus behandelt. Auf spezifische Eigenschaften realer Maschinen und Anlagen konnte dabei nur wenig eingegangen werden. Eine detaillierte Behandlung dieser realen Maschinen und Anlagen würde jedoch den Rahmen dieses Buches bei weitem sprengen. Gegenstand der technischen Thermodynamik als Grundlagenwissenschaft und Inhalt dieses vierzehnten Kapitels ist daher ausschließlich die zusammenfassende Darstellung der wichtigsten Eigenschaften von realen Maschinen und Anlagen im Hinblick auf ihre thermodynamische Modellierung.

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Fußnoten
1
Dies gilt auch in den meisten praktischen Anwendungen mit sehr guter Genauigkeit, da die durch Wärmeübertragung an die Umgebung abgegebene Wärme im Allgemeinen sehr viel kleiner ist, als die dem Fluid zugeführte Energie.
 
2
Bei einem Flugtriebwerk beispielsweise dient die Turbine nicht nur dem Arbeitsgewinn, der hier zum Antrieb des Verdichters notwendig ist, sondern größtenteils zur Erzeugung von Schub, d. h. kinetischer Energie der austretenden Gase. In diesem Fall ist die Annahme Δw = 0 nicht gerechtfertigt. Die Gl. 14.10 kann jedoch einfach um die entsprechenden Terme ergänzt werden.
 
3
Da man bei dieser Energiebilanz die Wärmekraftmaschine als geschlossenes System betrachtet, unterscheiden sich die Arbeit L und die technische Arbeit L t nicht (siehe Abschn. 5.​2)
 
4
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796–1832) schloss als Siebzehnjähriger sein Studium an der Ecole Polytechnique de Paris ab und diente dann einige Jahre als Ingenieur-Offizier. Er nahm aber bald seinen Abschied vom Militär und lebte als Privatmann in Paris, wo er während der Choleraepidemie 1832 starb. Er beschäftigte sich mit den physikalischen Grundlagen der Dampfmaschine. Seine Gedanken hierzu legte er 1824 in seiner berühmt gewordenen Schrift „Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance“ nieder, mit der er die Thermodynamik als Wissenschaft begründete.
 
5
Fratzscher, W.: Zum Begriff des exergetischen Wirkungsgrades. BWK 13 (1961) 486–493.
 
6
Genau genommen tritt nicht Luft, sondern das bei der Verbrennung von Brennstoff mit Luft entstandene Abgas in die Turbine ein. Für die hier betrachteten grundlegenden thermodynamischen Zusammenhänge kann das Abgas jedoch durch die Eigenschaften der Luft beschrieben werden.
 
7
Ackeret, J.; Keller, C.: Eine aerodynamische Wärmekraftanlage. Schweiz. Bauztg. 113 (1939) 229–230; Aerodynamische Wärmekraftmaschine mit geschlossenem Kreislauf. Z. VDI 85 (1941) 491–500; Hot-air turbine power plant. Engineering 161 (1946) 1–4; Keller, C.: The Escher-Wyss-AK closed-cycle turbine, its actual development and future prospects. Trans. ASME (1946) 791–822.
 
8
Meijer, R.J.: Der Philips-Stirling-Motor, Z. MTZ 29 (1968) 7, 284–298 u. Meijer, R.J.: Möglichkeiten des Stirling-Fahrzeugmotors in unserer künftigen Gesellschaft. Philips Tech. Rundsch. 31 (1970/71) Nr. 5/6, 175–193.
 
9
Prast, G.: Gas refrigerating machine for temperatures down to 20 K and lower. Philips Tech. Rev. 26 (1965) No. 1, 1–11.
 
10
Nicolaus August Otto (1832–1891) war als Kaufmann tätig, experimentierte aber seit 1861 mit den damaligen von Lenoir erfundenen Zweitaktmotoren. Er gründete 1864 mit dem Ingenieur Eugen Langen (1833–1895) in Deutz bei Kön eine Fabrik zum Bau von Gasmotoren. 1876 erfand Otto den Viertaktmotor, der von seiner Firma gebaut wurde.
 
11
Rudolf Diesel (1858–1913) studierte Maschinenbau am damaligen Polytechnikum München, der heutigen Technischen Universität. Angeregt durch seinen Thermodynamik-Lehrer Carl Linde versuchte er, den Carnot-Prozess zu verwirklichen. Er erhielt für sein Verfahren auch ein Patent, aufgrund dessen die Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg (MAN) mit der Entwicklung von Dieselmotoren begann. 1897 wurde von dieser der erste Dieselmotor gebaut, der von dem Patent aber erheblich abwich. Diesel ertrank 1913 bei einer Schiffahrt im Ärmelkanal.
 
12
Egli, M.: Die Wärmepump-Heizung des renovierten Züricherischen Rathauses. Schweiz. Bauztg. 116 (1940) 59–64.
 
13
Carl Linde (1842–1934) war von 1868–1879 Professor für theoretische Maschinenlehre an der Technischen Universität München. 1879 gründete er die Gesellschaft für Lindes Eismaschinen. Im Jahr 1895 gelang ihm erstmals die Verflüssigung von Luft im größerem Maßstab.
 
Metadaten
Titel
Thermodynamische Prozesse, Maschinen und Anlagen
verfasst von
Peter Stephan
Karlheinz Schaber
Karl Stephan
Franz Mayinger
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Thermodynamik

Print ISBN: 978-3-642-30097-4

Electronic ISBN: 978-3-642-30098-1

Copyright-Jahr: 2013

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-30098-1_14

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