Telekolleg - Informatik


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Technologie - 2. Thermodynamische Systeme 4. Kraftwärmemaschinen

Jetzt kommen wir von den Wärmekraftmaschinen zu den Kraftwärmemaschinen. Was ist der Unterschied? Hier erfahren Sie es.

Stand: 13.04.2017

Die im V-p-Diagramm dargestellten Kreisprozesse können grundsätzlich auch mit umgekehrtem Drehsinn durchlaufen werden. Dann dreht sich auch das Vorzeichen der eingeschlossenen Fläche um: Arbeit wird nicht nach außen verrichtet, sondern nach innen gerichtet an der Maschine selbst. Die Energie erhöht sich und zum Ausgleich wird diesmal Wärme nach außen abgegeben. Man spricht von einer Kraftwärmemaschine.

Die Wärmepumpe

Aufbau einer Wärmepumpe mit den beiden Wärmetauschern (Kupferrohrspiralen) und dem Kompressor

Eine sogenannte Wärmepumpe sieht im Prinzip so aus wie ein Kühlschrank: Der Aufbau ist gleich, nur die Anwendung ist verschieden. Wie beim Kühlschrank sorgt auch bei der Wärmepumpe ein Kompressor für den äußeren Antrieb des Gaskreislaufs. Das gepresste und heiße Gas gibt an einer Rohrspirale Wärme an eine Wassermenge ab und geht dabei in einen flüssigen Zustand über. Es folgt ein Expansionsventil, bei dem der Druck stark vermindert wird. Damit senkt sich die Temperatur um etwa 50°C. Nach dem Expansionsventil nimmt das Betriebsgas in der zweiten Spirale Wärme auf und geht vom flüssigen wieder in den gasförmigen Zustand über.

Dieser Kreisprozess wiederholt sich immer wieder. Mit einer Wärmepumpe lassen sich Heizkosten reduzieren. Man bekommt die etwa dreifache Wärmemenge für eine Energieeinheit an Arbeit am Kompressor.

Der Effekt der adiabatischen Abkühlung wird auch beim Kohlenstoffdioxid-Feuerlöscher genutzt. Beim Ausströmen des Gases aus der Druckflasche findet eine so starke Abkühlung statt, dass das CO2 sogar als Kohlenstoffdioxid-Schnee gefriert. Diese kalten Flocken verhindern die Sauerstoffzufuhr und kühlen den Brandherd.

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