Telekolleg - Informatik


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Technologie - 2. Thermodynamische Systeme 3. Wärmekraftmaschinen

Nun werden die Gasgesetze mit dem Energieerhaltungssatz verbunden. Als einführendes Beispiel wird ein Dieselmotor betrachtet. Wie funktioniert er?

Stand: 13.04.2017

Der Dieselmotor zeichnet sich durch einen geringen Kraftstoffverbrauch aus. Seine Funktionsweise wird üblicher Weise in vier Takten beschrieben - siehe oben stehendes Video. Jeder Takt umfasst eine halbe Umdrehung der sogenannten Kurbelwelle, dabei bewegt sich der Kolben entweder von unten nach oben oder von oben nach unten. Nach den vier Takten hat sich die Kurbelwelle zweimal komplett gedreht, anschließend wiederholen sich alle Prozesse. Die vier Takte sind der Ansaugtakt, der Verdichtungstakt, der Arbeitstakt und der Auslasstakt.

Der Kreisprozess eines Dieselmotors

Der Kreisprozess eines Dieselmotors wird im V-p-Diagramm dargestellt: Die Größe der eingeschlossenen Fläche ist ein Maß für die Arbeit, die ein Dieselzylinder bei einem Umlauf nach außen verrichten kann. Dafür wird die chemische Energie des Dieselkraftstoffs genutzt. Eine Maschine, die Wärme in mechanische Bewegung umwandelt, nennt man Wärmekraftmaschine.

Die Darstellung eines Gasprozesses in einem V-p-Diagramm ist sehr aussagekräftig.

Die Dampfturbine

Aufbau einer Dampfturbine

In einem zweiten Beispiel für einen Kreisprozess wird eine sogenannte Dampfturbine betrachtet, wie man sie in einem Wärmekraftwerk findet. Beim Aufbau einer Dampfturbine sind die vielen Schaufeln auffällig, die in ihrer Größe gestaffelt sind. Mit vermindertem Druck expandiert der Wasserdampf und deshalb werden die nachfolgenden Schaufeln immer größer. Der schon weitgehend entspannte Wasserdampf wird in einem Niederdruckteil noch weiter ausgenutzt. Anschließend kondensiert der Dampf zu Wasser.

Dieses wird in einem geschlossenen Kreislauf zum Dampfkessel zurück gepumpt, um immer wieder den Kreisprozess einer Dampfturbine zu durchlaufen. Auch bei diesem Beispiel ist die eingeschlossene Fläche ein Maß für die mechanische beziehungsweise elektrische Arbeit, die bei einem einzelnen Kreisprozess zur Verfügung steht.


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