TS-Diagramm einer Gasturbine mit Zwischenkühlung

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

ich habe eine Frage zu einem TS-Diagramm einer Gasturbine mit Zwischenkühlung.

Es wäre gut wenn mir jemand helfen könnte die Sache mit Zwischenkühlung bzw. den isentropen Ablauf (Idealprozess) an Hand des TS Diagrammes zu erklären. Ansonsten ist alles weitestgehend verständlich aber das Thema „wie würde sich das Weglassen der Zwischenkühlung auf das TS-Diagramm auswirken, wie auf den Wirkungsgrad und die benötigte Verdichterleistung“ lässt mir keine Ruhe.

Die Fragen, die ich mir stelle sind:

  • Warum ist eine Zwischenkühl nötig und warum verringert sie die
    technische Arbeit?
  • Was würde sich ändern, wenn man bei einem realen Prozess die
    Zwischenkühlung weglassen würde und alle anderen Parameter gleich
    bleiben würde?

Ich würde es gerne von der Logik her verstehen. Vielleicht hat jemand eine Skizze zur Erklärung. Ich habe eine Skizze, die ich euch schicken könnte, weiß nämlich nicht ob ich hier so eine Datei anhängen kann.

Vielleicht kennt auch jemand von Euch eine gute www.-Adresse zu diesem Thema bzw. zum Wirkungsprinzip einer GT.

Ich weiß, dass ich die Frage jetzt sehr komisch gestellt habe - weiß leider nicht wie ich es besser schreiben könnte. Hoffe ihr könnt mir weiterhelfen!

Vielen Dank im Voraus!!!

Christian

#2

Hallo
Ich vermute, Du meinst eine Zwischenkühlung im Kompressor einer Gasturbine.
Das wird wohl genauso wie bei der Herstellung von Druckluft sein:
Erwärmte Luft läßt sich schlechter komprimieren, weil sie mit der höheren Temperatur entweder mehr Raum einnimmt, oder einen höheren Druck bei gleicher Gasmenge aufweist.
Die notwendige Leistung für den Kompressor steigt dann unerwünscht an.
MfG
Matthias

#3

hallo,

„wie würde sich das
Weglassen der Zwischenkühlung auf das TS-Diagramm auswirken,
wie auf den Wirkungsgrad und die benötigte Verdichterleistung“

ich nehme an, es handelt sich um einen geschlossenen kreislauf?

wenn da nicht gekühlt wird, würde sie überhitzen.

oder was für eine gt meinst du? es gibt da die verschiedenstens und auch die verschiedensten kühlungen - kompressor, brennstoff, abgas…

#4

Hallo
Ich vermute, Du meinst eine Zwischenkühlung im Kompressor
einer Gasturbine.

…oder eine 2-stufigen Verdichtung mit dazwischenliegendem Kühler einer Splitshaft-Anlage.

Das wird wohl genauso wie bei der Herstellung von Druckluft
sein:
Erwärmte Luft läßt sich schlechter komprimieren, weil sie mit
der höheren Temperatur entweder mehr Raum einnimmt, oder einen
höheren Druck bei gleicher Gasmenge aufweist.
Die notwendige Leistung für den Kompressor steigt dann
unerwünscht an.

Ohne Kühlung habe ich am Ende der Verdichtung bereits eine hohe Gastemperatur, d.h. bis zur max. Turbineneintrittstemperatur habe ich eine geringere Spanne um das Gas aufzuwärmen um Leistung zu erzeugen.

Höhere Verdichterarbeit (ohne Kühlung) und geringere Zuführung von Brennstoffwärme bedeuten also geringere Leistung und geringerer Wirkungsgrad.

Wofgang D.

#5

hallo,

„wie würde sich das
Weglassen der Zwischenkühlung auf das TS-Diagramm auswirken,
wie auf den Wirkungsgrad und die benötigte Verdichterleistung“

ich nehme an, es handelt sich um einen geschlossenen
kreislauf?

Muß nicht, kann auch eine offene Anlage sein.

wenn da nicht gekühlt wird, würde sie überhitzen.

Natürlich muß am Austritt der Turbine ein „kaltes Ende“ kommen, bloß das ist keine Zwischenkühlung - die wird meistens bei 2.stufigen Anagen, sog. Splitshaftmaschinen, zwischen dem ND- und HD-Verdichter eingbaut.

oder was für eine gt meinst du? es gibt da die
verschiedenstens und auch die verschiedensten kühlungen -
kompressor, brennstoff, abgas…

Zwischenkühlung spielt sich immer während der Verdichtung ab, egal was für ein Turbinentyp.

Wolfgang D.

#6

Vielen Dank für die Antworten,

das folgende hat es mir klar gemacht bzw. ich glaube zu verstehen : )

Zitat:

Erwärmte Luft läßt sich schlechter komprimieren, weil sie mit der höheren Temperatur entweder mehr Raum einnimmt, oder einen höheren Druck bei gleicher Gasmenge aufweist.
Die notwendige Leistung für den Kompressor steigt dann unerwünscht an.

Ohne Kühlung habe ich am Ende der Verdichtung bereits eine hohe Gastemperatur, d.h. bis zur max. Turbineneintrittstemperatur habe ich eine geringere Spanne um das Gas aufzuwärmen um Leistung zu erzeugen.

Höhere Verdichterarbeit (ohne Kühlung) und geringere Zuführung von Brennstoffwärme bedeuten also geringere Leistung und geringerer Wirkungsgrad.

Das „kalte Ende“ bedeutet was nochmal genau? Dass es im Ausgang der GT eine bestimmte Temperatur haben muss oder das sich schon Nassdampf bildet? Hängt das zusammen mit der Aussage, dass man nur bis max. 10% in einer Gleichdruckturbine (Aktionsturbine) mit Dampf beaufschlagen kann? Spricht man da von mindestens x=0,90 (x=Dampfgehalt im Nassdampfgebiet)?

Danke für eure Hilfe und das Interesse, find ich super!!

lieben Gruß an Alle…

Christian

#7

Vielen Dank für die Antworten,

das folgende hat es mir klar gemacht bzw. ich glaube zu
verstehen : )

Zitat:

Erwärmte Luft läßt sich schlechter komprimieren, weil sie mit
der höheren Temperatur entweder mehr Raum einnimmt, oder einen
höheren Druck bei gleicher Gasmenge aufweist.
Die notwendige Leistung für den Kompressor steigt dann
unerwünscht an.

Ohne Kühlung habe ich am Ende der Verdichtung bereits eine
hohe Gastemperatur, d.h. bis zur max.
Turbineneintrittstemperatur habe ich eine geringere Spanne um
das Gas aufzuwärmen um Leistung zu erzeugen.

Höhere Verdichterarbeit (ohne Kühlung) und geringere Zuführung
von Brennstoffwärme bedeuten also geringere Leistung und
geringerer Wirkungsgrad.

Das „kalte Ende“ bedeutet was nochmal genau?

Das ist eine Wärmesenke, also ein Kühler (z.B. Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung) damit das Gas kalt wird bevor es wieder verdichtet wird.

Dass es im Ausgang der GT eine bestimmte Temperatur haben muss oder das sich schon Nassdampf bildet? Am Ausgang = Eingang der GT soll eine möglichst niedrige Temp. herrschen. Da wir eine GT (geschlossener Kreisluf) betrachten haben wir es hier nie mit Nassdampf zu tun, sondern mit Luft oder Helium.

Hängt das zusammen mit der
Aussage, dass man nur bis max. 10% in einer Gleichdruckturbine
(Aktionsturbine) mit Dampf beaufschlagen kann? Spricht man da
von mindestens x=0,90 (x=Dampfgehalt im Nassdampfgebiet)? Nein. Wie gesagt, wir sprechen nicht von einer Dampfturbine. Die 10% gelten auch für Reaktionsbeschaufelungen (Überduckturbine), weil hier die Kavitation zerstörerisch einsetzt. Bei GT sind Fremdstoffpartikel eher gefürchtet, das ist aber kein Temperaturproblem.

Wolfgang D.

Danke für eure Hilfe und das Interesse, find ich super!!

lieben Gruß an Alle…

Christian