Kraftanlagen Formelsammlung - saiya

RFH-Köln
Kraftanlagen
Formelsammlung
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Kraftanlagen Formelsammlung - II
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1 Grundlegendes
Gasgesetz:
Adiabatenexponent Luft: ,
Dampfanteil:
X = 0: Siedende Flüssigkeit
0 < X < 1: Nassdampf
X = 1: trocken gesättigter Dampf
X > 1: überhitzter Dampf
Kritischer Punkt von Wasser:
Temperatur: , ° ,
Druck: ,
Dichte: /
mit m‘ = Masse siedende Fl.
und m‘‘ = Masse trocken ges. Dampf
3 Gasturbinenanlagen
3.1 Joule-Prozess (Ideal)
• 1‐2: isentrope Kompression (Verdichter)
• 2‐3: isobare Wärmezufuhr (Brennkammer)
• 3‐4: isentrope Expansion (Turbine)
• 4‐1: isobare Wärmeabfuhr (Umgebung)
Eckpunkte:
Verdichterverhältnis:
Druckerhähung je Stufe: √
Optimale Verdichtertemperatur:
und
Kreisprozessarbeit: ||
Thermodynamischer Wirkungsgrad:
Energetischer Wirkungsgrad:
T
3.2 Joule-Prozess (Realisierung)
Gütegrad Verdichter:
Gütegrad Turbine:
Thermodynamischer Wirkungsgrad: | |
Elektrischer Wirkungsgrad:
Innerer Wirkungsgrad:
Effektiver Kupplungswirkungsgrad:
Zugeführte Wärme:
3
2 is
2 real
p max
1
4 is
4 real
s
p min
Abgeführte Wärme:
Spez. Kreisprozessarbeit: | |

Kraftanlagen Formelsammlung - III
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Zugeführte Brennstoffwärme:
,
Zugeführter Brennstoffstrom:
Massenstrombilanz:
Verdichterleistung: ,
oder:
Turbinenleistung: ,
oder:
Brennkammerbilanz:
Elektrische Leistung:
3.3 Regeneration
Möglich, wenn:
Regenerationsgrad:
3.4 Höhenformel
Boyle‐Mariottsches Gesetz:
Abgeführte Wärme:
,
Enthalpie:
Einfluss der geodätischen Höhe:
,
4 Dampfkraftanlagen
X darf 0,85 nicht unterschreiten, sonst ZÜ nötig!
• 1‐2: isentrope Entspannung (Turbine)
• 2‐3: isotherme/isobare Wärmeabfuhr (Kondensator)
• 3‐4: isentrope Druckerhöhung (Speisewasserpumpe)
5
• 4‐5: Wärmezufuhr (Speisewasservorwärmer, Dampfkessel) 4
• 5‐6: Verdampfung (Verdampfer, Dampfkessel)
X=0 3
• 6‐1: Überhitzung (Überhitzer, Dampfkessel)
h
k
4.1 Zwischenüberhitzung
Arbeit:
Thermodyn. Wirkungsgrad:
6
1
2
s
T
X=1
flüssig
4
5
k
Nassdampf
X=0 X=1
3
2
6
1
s
überhitzt
Speisepumpenarbeit:
Ohne Speisepumpe:
Mit Speisepumpe:
Temperatur:
Thermodynamischer Wirkungsgrad:
Ohne Speisepumpe:
Mit Speisepumpe:
Innerer Wirkungsgrad:
Gesamtwirkungsgrad:
4.1 Dampfkesselwärmeströme
Ü
Vorwärmer:
Dampferzeuger:
Überhitzer:
Ü Ü
Gesamt:
Ü
4.2 Vorwärmstufen
Erwärmung Speisewasser = Abkühlung Anzapfdampf
2. Stufe (von 2):
1. Stufe (von 2):

Kraftanlagen Formelsammlung - IV
4.3 Sonstiges
Leistung: Ü
Spez. Dampfbedarf:
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Thermodynamischer Wirkungsgrad CRP: ,
Realer thermodyn. Wirkungsgrad: , ,
5 GuD-Kraftwerke
Zugeführe Wärme Dampfkraftanlage:
Δ
Wärmebilanz:
Abgasmassestrom:
7 Wärmeübertrager
7.1 Allgemein
, ,
Ebene Wand: Δ
Wärmewiderstand:
Temperaturverlauf in einer Wand:
(x läuft von wi nach wa)
Wärmeabgabe:
7.2 Mehrschichtige Wand
Wärmestrom:
Wärmewiderstand:
Reihenschaltung, s:
El. Leistung der Gasturbine:
Anlagenwirkungsgrade:
Gesamtwirkungsgrad: ,
Temperaturverlauf:
Mehrschichtig:
7.4 Konvektion
Wärmestrom:
Nusselt‐Zahl:
Prandtl:
Rayleigh:
Reynold:
Grashof:
= senkrechte Länge (Höhe, Durchmesser) oder kleinere Seitenkante, bzw.
Spaltenbreite
7.5 Strömungen
Allgmein:
Δ
Δ
Parallelschaltung, p:
Einfachfenster:
Indizes: Medien fließen immer von 1 nach 2!
Logarithmische Temperaturdifferenz:
Wärmedurchgang: Δ
7.3 Zylinderwand
Wärmestrom:
Wärme:
Heizfläche von z Rohren:
Enthalpiedifferenz:
Wärmewiderstand:
Kreuzstrom:
Kreuzstrom:
(Diagramm)

Kraftanlagen Formelsammlung - V
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Hinweise und Impressum:
Zusammengestellt von: M. Kringels (www.saiya.de)
Scriptbasis:
Kraftanlagen und Energietechnik für Studierende im Fachbereich Allgemeiner
Maschinenbau (einsemestrige Vorlesung von Prof. Dr.-Ing. M. Seidel) 2007
Version: 1.0.0
Datum: 08.06.2007
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