Ingenieurwissenschaften Energietechnik – Kraftwerke
Karteikarten zum Thema „Ingenieurwissenschaften“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert ein thermisches Kraftwerk? · Nenne die vier Hauptkomponent…
Karten
14 KartenWas definiert ein thermisches Kraftwerk?
Rückseite
Ein thermisches Kraftwerk wandelt thermische Energie aus Brennstoffverbrennung oder Kernspaltung über einen thermodynamischen Kreisprozess in mechanische und elektrische Energie um.
Nenne die vier Hauptkomponenten eines Dampfkraftwerks nach Clausius-Rankine.
Rückseite
Kessel (Dampferzeuger), Dampfturbine, Kondensator und Speisepumpe bilden den geschlossenen Wasserdampf-Kreislauf.
Welche vier Zustandsänderungen durchläuft das Arbeitsmittel im idealen Clausius-Rankine-Prozess?
Rückseite
Isentrope Verdichtung (Pumpe), isobare Wärmezufuhr (Kessel), isentrope Entspannung (Turbine), isobare Wärmeabfuhr (Kondensator).
Was unterscheidet überkritische von unterkritischen Dampfkraftwerken?
Rückseite
Überkritische Anlagen arbeiten oberhalb des kritischen Punkts (374 °C, 221 bar) ohne Phasengrenze, erreichen höhere Temperaturen und damit bessere Wirkungsgrade (> 45 %).
Wie funktioniert ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (GuD)?
Rückseite
Eine Gasturbine (Joule-Prozess) treibt einen Generator an; die heiße Abgaswärme erzeugt in einem Abhitzekessel Dampf für eine nachgeschaltete Dampfturbine (Rankine-Prozess).
Worin liegt der prinzipielle Unterschied zwischen Joule- und Rankine-Prozess?
Rückseite
Joule-Prozess nutzt Gas als Arbeitsmittel mit kontinuierlicher Wärmezufuhr/abfuhr; Rankine-Prozess nutzt Phasenwechsel (Verdampfung/Kondensation) bei konstanter Temperatur.
Welchen elektrischen Wirkungsgrad erreichen moderne GuD-Kraftwerke?
Rückseite
Moderne GuD-Kraftwerke erreichen elektrische Wirkungsgrade von 60 bis 63 % durch hohe Gasturbineneintrittstemperaturen (> 1.500 °C) und optimierte Dampfkreisläufe.
Vergleiche Siedewasser- (SWR) und Druckwasserreaktor (DWR) im Kernkraftwerk.
Rückseite
SWR: Wasser kocht im Reaktordruckbehälter direkt zu Dampf. DWR: Primärkreis unter Druck (kein Sieden), Wärmeübertragung über Dampferzeuger in Sekundärkreis.
Was ist der thermodynamische Vorteil des Kalina-Prozesses gegenüber dem Rankine-Prozess?
Rückseite
Das Zweistoffgemisch (Ammoniak/Wasser) verdampft über einen Temperaturbereich (Temperaturgleite), was die Anpassung an die Wärmequelle verbessert und Exergieverluste reduziert.
Erkläre das Funktionsprinzip eines Pumpspeicherkraftwerks.
Rückseite
Bei Stromüberschuss pumpt es Wasser vom Unter- ins Oberbecken (Speicherbetrieb); bei Bedarf fließt Wasser durch Turbinen zurück und erzeugt Strom (Turbinenbetrieb).
Wie lautet die Formel für den Carnot-Wirkungsgrad und was bedeuten die Variablen?
Rückseite
η_C = 1 - T_k/T_h mit T_k = absolute Temperatur des Kältereservoirs, T_h = absolute Temperatur des Wärmereservoirs (in Kelvin).
Unterscheide Energie und Exergie im Kontext von Kraftwerksprozessen.
Rückseite
Energie ist mengenmäßig erhalten (1. Hauptsatz); Exergie ist der maximal nutzbare Arbeitsanteil, der durch Irreversibilitäten (Reibung, Wärmeübergang) vernichtet wird (2. Hauptsatz).
Was ist der energetische Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)?
Rückseite
KWK nutzt die Abwärme der Stromerzeugung für Heizzwecke simultan, erreicht Gesamtausnutzungsgrade von 80–90 % statt 40–60 % bei reiner Stromerzeugung.
Wie funktioniert ein Biomasse-Heizkraftwerk zur Strom- und Wärmeerzeugung?
Rückseite
Biomasse (Hackschnitzel, Pellets) wird im Kessel verbrannt, der Dampf treibt eine Turbine für Strom an; Kondensationswärme oder Entnahme Dampf versorgt Wärmenetze.