Dampfturbine

Hallo,
kennt jemand Leistungskennzahlen von Dampfturbinen?
Mich interessiert das Verhältnis zwischen Turbinen- und Kondensatorleistung. Man spricht ja bei Gaskraftwerken von Wirkungsgraden um die 50-60%. Treten die Verluste vornehmlich bei der Dampferzeugung oder bei der Umwandlung in mechanische Energie auf?
Hab hier mal so ein kleines Modell mit Daten gefunden:
http://www.gunt.de/static/s3251_0.php?p1=&p2=&pN=

Turbinenleistung 1,5 kW
Kondensatorleistung 100kW
Steht wohl in keinem Verhältnis zu einer modernen Kraftwerksanlage…

Hallo,
kennt jemand Leistungskennzahlen von Dampfturbinen?
Mich interessiert das Verhältnis zwischen Turbinen- und
Kondensatorleistung. Man spricht ja bei Gaskraftwerken von
Wirkungsgraden um die 50-60%.

Gaskraftwerk? Hat eine Gasturbine einen Kondensator?? Unter Gaskraftwerk versteht man eine Gasturbine für die Spitzenlast.
mfgConrad

Hat eine Gasturbine einen Kondensator??

Also eine Dampfturbine(nanlage) hat laut wiki sowas:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_%28Dampftur…

http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfturbine

Natürlich hat eine Dampfturbine einen Kondensator. Ohne liefe sie nicht!
Meine Frage betraf aber die Gasturbine!

mfgConrad

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Treten die Verluste vornehmlich
bei der Dampferzeugung oder bei der Umwandlung in mechanische
Energie auf?

Größtenteils bei der Umwandlung in mechanische Energie - dabei ist der Wirkungsgrad auch theoretisch begrenzt (Carnot-Prozess).
Die Dampferzeugung ist (zumindest theoretisch) verlustfrei möglich.

LG
Stuffi

Turbinenleistung 1,5 kW
Kondensatorleistung 100kW
Steht wohl in keinem Verhältnis zu einer modernen
Kraftwerksanlage…

Gibt es denn so kleine Turbinenanlagen?? 1,5 kW???

Größtenteils bei der Umwandlung in mechanische Energie - dabei
ist der Wirkungsgrad auch theoretisch begrenzt
(Carnot-Prozess).
Die Dampferzeugung ist (zumindest theoretisch) verlustfrei
möglich.

Es können also nur maximal 65,2% (Carnot-Wirkungsgrad) der zugeführten Wärmeenergie in mechanische Energie Umgewandelt werden. Der Rest ist nutzlose Abwärme, die auch nicht durch Wärmepumpen wieder wirtschaftlich in den Prozess eingebracht werden könnte?

Hättest du den Link angeklickt, hättest du schon eine gesehen.

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Es können also nur maximal 65,2% (Carnot-Wirkungsgrad) der
zugeführten Wärmeenergie in mechanische Energie Umgewandelt
werden. Der Rest ist nutzlose Abwärme, die auch nicht durch
Wärmepumpen wieder wirtschaftlich in den Prozess eingebracht
werden könnte?

Wärmepumpen benötigen ja auch wieder mechanische Energie - wenn die dadurch gewinnbare Energiemenge grölßer als die hineingesteckte wäre, wäre es ein perpetuum mobile.

Die Abwärme lässt sich aber sehr wohl noch zu Heizzwecken nutzen - KWK.

LG
Stuffi

Wärmepumpen benötigen ja auch wieder mechanische Energie -
wenn die dadurch gewinnbare Energiemenge grölßer als die
hineingesteckte wäre, wäre es ein perpetuum mobile.

Das ist mir schon klar. Die Frage ist ja nur, ob die zugeführte Energiemenge nicht (theoretisch) vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden kann, sondern nur zu 65,2%?

Mal angenommen ich hätte einen Kondensator, der mir nach der Dampfturbine eine Kühlwassertemperatur von 100 Grad liefert. Das kondensierte Wasser wird in den Verdampfer zurückgepumpt und das Kühlwasser von 100 Grad einer Wärmepumpe (angetrieben durch die Energie der Dampfturbine) zugeführt, die die Temperatur nochmal um 40 Grad erhöht, um das Wasser vor der Turbine erneut zu verdampfen. Der Kreislauf wäre geschlossen und es würden theoretisch keine Verluste entstehen. Natürlich Verluste durch Transmission…
Aber nach dieser Methode könnten ja Wirkungsgrade weit oberhalb von 65,2% ermöglicht werden.

Beschreibt der Carnot-Prozess, dass genau dieser Vorgang nicht möglich ist?
Ich werd aus den Formeln bei Wiki nicht schlau.

Im Gaskraftwerk wird Gas verbrannt, das Wasser verdampft und die Turbine angetrieben. Ich glaube nicht, dass die Erdgas durch die Turbinen jagen. :smile:
Gruß Benny

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Das ist mir schon klar. Die Frage ist ja nur, ob die
zugeführte Energiemenge nicht (theoretisch) vollständig in
mechanische Energie umgewandelt werden kann, sondern nur zu
65,2%?

Das hängt nur von der Differenz zwischen Eingangs-(Arbeits-) und Ausgangstemperatur ab. Die 62,5% entsprechen halt 800°C Eingang und 100°C Ausgang. Bei anderen Prozesstemperaturen sieht auch der Carnot-Wirkungsgrad anders aus.

Mal angenommen ich hätte einen Kondensator, der mir nach der
Dampfturbine eine Kühlwassertemperatur von 100 Grad liefert.
Das kondensierte Wasser wird in den Verdampfer zurückgepumpt
und das Kühlwasser von 100 Grad einer Wärmepumpe (angetrieben
durch die Energie der Dampfturbine) zugeführt, die die
Temperatur nochmal um 40 Grad erhöht, um das Wasser vor der
Turbine erneut zu verdampfen. Der Kreislauf wäre geschlossen
und es würden theoretisch keine Verluste entstehen.

Woher soll da die zusätzliche Energie kommen? Das was Du maximal gewinnen kannst, ist die zuvor reingesteckte 40° Erhöhung abzüglich diverser Verluste. Sinnvoller ist es, Ausgangstemperatur und -druck so niedrig wie möglich zu halten. Das erhöht den Carnot-Wirkungsgrad.

LG
Stuffi

Im Gaskraftwerk wird Gas verbrannt, das Wasser verdampft und
die Turbine angetrieben. Ich glaube nicht, dass die Erdgas
durch die Turbinen jagen. :smile:

Doch.
In einer Gasturbine schon.
Reine Erdgaskraftwerke werden meist so aufgebaut.

LG
Stuffi

Woher soll da die zusätzliche Energie kommen?

Naja, der normale Betrieb mit fossilen Brennstoffen würde parallel weiterlaufen. Der Gesamtwirkungsgrad wäre aber weitaus höher.
War ja nur mal so ne Idee.

Gruß Benny

Doch.
In einer Gasturbine schon.
Reine Erdgaskraftwerke werden meist so aufgebaut.

Sorry, da war ich wohl etwas vorschnell.

Hallo,
kennt jemand Leistungskennzahlen von Dampfturbinen?

Wirkungsgrad um die 90%, der vorne eintretende Dampf wird über mehrere Stufe unter ständiger Druckabnahme- bzw. Volumenzunahme entspannt. Ohne Kondensator würde der Dampf die Turbine mit einem Druck über 1 bar abs. oder mehr verlassen, man spricht dann von einer Gegendruckturbine. Mit nachgeschaltetem Kondensator kann der Dampf bis tief in den Unterdruckbereich (ca. 0,01 bar abs)entspannt werden, man spricht dann von einer Kondensationsturbine. Die Kondensationsturbine hat, bei gleicher Frischdampfmenge, etwa 30% mehr Leistung als eine Gegendruckmaschine. Gegendruckturbinen werden angewandt, wenn man denn Abdampf als Prozessdampf oder Heizdampf weiterverwenden will. Man verzichtet dabei auf elektr. Energie, gewinnt dafür aber Heizenergie. Gegendruckturbinen haben daher einen höheren Anlagenwirkungsgrad als Kondensationsturbinen.

Mich interessiert das Verhältnis zwischen Turbinen- und
Kondensatorleistung.

Der Frischdampf hat einen Energieinhalt von >2000 kJ/kg, davon werden in einer Kondensationsturbine ca. 1300 kJ/kg in elktr. Energie umgewandelt, ca. 600 kJ/kg - die Verdampfungswärme - geht im Kondensator verloren und wärmt Kühlwasser von ca. 15 °C auf 25 °C auf, der Rest geht als mechan. Verlust bzw. Strömungsverlust verloren.

Man spricht ja bei Gaskraftwerken von
Wirkungsgraden um die 50-60%.

Du meinst wahrscheinlich GuD-Anlagen (Gas- und Dampf- Anlagen). Eine Gasturbine hat keinen Kondensator und daher nur einen Wirkungsgrad um miserable 30 %, sie kann aber ihre um 400 °C heißen Abgase an einen Dampfkessel liefern, dessen Dampf in einer Gegendruck- oder Kondensationsturbine weiter entspannt wird und im ersteren Fall zusätzlich noch zur Heizenergiegewinnung herangezogen werden. Die Wirkungsgrade von GuD-Anlagen reichen daher, je nach Konzeption, bis weit über 60 % hinaus.

Treten die Verluste vornehmlich
bei der Dampferzeugung oder bei der Umwandlung in mechanische
Energie auf?

Kessel haben Wirkungsgrade um 90 %, Verluste sind: die Wärme im Abgas (je nach Brennstoffart entsprechen einerTemp. von 130 - 200 °C), die Leistung der Kesselspeisepumpe (die aber z.T. wiedergewonnen wird), die Antriebe zur Förderung der Verbrennungsluft,zur Brennstoffförderung und -zerstäubung sowie zur Regelung bzw. Steuerung des Kessels.

Die Turbine: auch um 90 % Wirkungsgrad (siehe Oben). Die höchsten Verluste treten auf durch die Kondensation des Damps im Kondensator, wo die Verdampfungsenergie (rd. 1/3 der zugeführten Energie) verlorengeht. Dies ist eine physikalische Gesetzmäßigkeit, man kann daher diesen Verlust nicht der Turbine anlasten.

Weitere kleiner Anlagenverluste sind die Antriebsenergien für die Kondensat- und Kühlwaserpumpen, Maschinenschmierung sowie die elektr. Verluste des Generators, Transformators und des elektr. Netzes.

Hab hier mal so ein kleines Modell mit Daten gefunden:
http://www.gunt.de/static/s3251_0.php?p1=&p2=&pN=

Turbinenleistung 1,5 kW
Kondensatorleistung 100kW
Steht wohl in keinem Verhältnis zu einer modernen
Kraftwerksanlage…

Das ist wohl eine Spielzeugturbine mit schlecht abgestimmten überdimensionierten Kondensator. Die Turbinenleistungen gehen heutzutage hoch bis auf 1000 MW auf einer Welle, häufiger sind aber 300 oder 500 MW. Im Dampfkraftwerk werden zum Antrieb von Pumpen dagegen auch Kleinturbinen von 100 kW aufwärts eingesetzt.

Wolfgang D.

Hallo,
kennt jemand Leistungskennzahlen von Dampfturbinen?

Wirkungsgrad um die 90%,

Den Wert halte ich für zu hoch. Außer vielleicht, man arbeitet mit einer Skala, auf der der Carnot-Wirkungsgrad 100% darstellt. Der ist die obere Grenze des Gesamtzwirkungsgrades für jede Wärmekraftmaschine.

Siehe auch:
http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk

LG
Stuffi

Gasturbine
Halo,

Meine Frage betraf aber die Gasturbine!

normale Gasturbine (also nicht GuD) funktioniert im wesentlichen
genau wie eine große Flugzeugturbine (mit Auspuff hinten dran),
nur daß statt Kerosin Gas verbrannt wird.
Dampf braucht man dazu also nicht.

Habe die Dinger in Licoln UK (Siemens-Entwicklungs-Fa)
auf Prüfständen in Betrieb erlebt.

Gruß Uwi

Hallo,
kennt jemand Leistungskennzahlen von Dampfturbinen?

Wirkungsgrad um die 90%,

Den Wert halte ich für zu hoch. Außer vielleicht, man arbeitet
mit einer Skala, auf der der Carnot-Wirkungsgrad 100%
darstellt.

Das wäre Blödsinn.

Der ist die obere Grenze des Gesamtzwirkungsgrades
für jede Wärmekraftmaschine.

Das ist nicht richtig: Der Carnot-Wirkungsgrad bezieht sich auf einen Kreisprozess (hier: Kessel - Turbine - Kondensator) und nicht auf eine einzelne Maschine als Bestandteil dieses Prozesses.

Du verwechselst also Maschinen- und Gesamtwirkungsgrad der Anlage. Der Maschinenwirkungsgrad liegt bei ca. 90 % und beinhaltet nur innere Strömungs- und Reibungsverlust. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage beträgt dagegen, je nach Ausführung, ca. 30 % bis >60 %, darin sind dann die thermischen Verluste enthalten.

Die Turbine verarbeitet die Enthalpiedifferenz zwischen zu- und abgeführtem Dampf; ob der Dampf danach im Kondensator die noch darin enthaltene Wärme abgibt, oder an einen Heizkondensator, oder als Prozessdampf… ist der Turbine wurscht und kann ihr nicht als Verlust angerechnet werden. Das wird im Anlagen bzw. Gesamtwirkungsgrad berücksichtigt.

Wolfgang D.

Treten die Verluste vornehmlich
bei der Dampferzeugung oder bei der Umwandlung in mechanische
Energie auf?

Größtenteils bei der Umwandlung in mechanische Energie - dabei
ist der Wirkungsgrad auch theoretisch begrenzt
(Carnot-Prozess).
Die Dampferzeugung ist (zumindest theoretisch) verlustfrei
möglich.

Leider nicht mal theoretisch! Man braucht eine Kesselspeisepumpe die das Wasser durch den Kessel drückt, man braucht Lüfter für die Verbrennungsluft - das kostet Antriebsenergie - und das Abgas liegt auch weit über Umgebungstemperatur.

Wolfgang D.