Vergleich einer Gasturbine (Joule-Zyklus) mit dem Carnot-Zyklus?

Mein Verständnis von Gasturbinen ist wie folgt:

  • Wenn Sie ein Laufrad drehen, können Sie Luft komprimieren (dies erfordert Arbeit), und wenn Druckluft expandiert wird, kann sie zum Drehen einer Turbine verwendet werden (dies erzeugt Arbeit).
  • Wenn Sie Luft erwärmen, erhöhen Sie thermodynamisch ihre Enthalpie, die proportional zur Arbeitsleistung ist, die Sie durch die Ausdehnung der Luft erhalten könnten.
  • Heißere Luft erfordert jedoch mehr Arbeit zum Komprimieren.
  • Wenn wir also kühle Luft komprimieren (was auch den Nebeneffekt einer Temperaturerhöhung hat), die Luft erwärmen (Brennkammer) und dann heiße Luft expandieren, ist die durch die Expansion (Turbine) erzeugte Leistung größer als die durch die Kompression verbrauchte Leistung (Kompressor). Und diese Differenz kann anderweitig genutzt werden, zB zur Stromerzeugung.

Es fällt mir jedoch schwer, dieses Verständnis mit dem Carnot-Zyklus in Einklang zu bringen, der die ideale Wärmekraftmaschine ist.

Bei einem Carnot-Zyklus ist die Wärmezufuhr isotherm, sodass die Enthalpie der Luft nicht wirklich erhöht wird und die Luft nach der Wärmezufuhr nicht wirklich "heißer" ist - daher fällt meine obige Erklärung irgendwie auseinander.

Wird die gesamte Erwärmung während der Kompression durchgeführt? Sie beginnen also mit kühler Luft, komprimieren sie und haben dann heiße Hochdruckluft?

Könnte jemand genau sagen, was an meinem derzeitigen Verständnis falsch ist?

Dies ist eine googlebare Frage: thermodynamics-engineer.com/gas-turbine
@Gert Ich weiß, dass die Gleichungen die richtige Antwort geben, aber ich möchte mein physikalisches Verständnis der Funktionsweise von Gasturbinen verdeutlichen
Das 'physikalische Verständnis' (was auch immer man darunter versteht) kommt vom Verständnis der Gleichungen. Solche Objekte können nur durch die Sprache der Mathematik beschrieben werden.
Eine Suche nach "Joule cycle" "Carnot cycle"auf Google Scholar listet Dutzende von Peer-Review-Artikeln auf, die die beiden diskutieren.

Antworten (1)

Bei einem Joule- oder Brayton -Kreisprozess (Gasturbine) wird Luft komprimiert und dann Wärme bei konstantem Druck zugeführt . Die Wärme bewirkt, dass sich die Luft ausdehnt, und um einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten und die Kontinuität des Massenstroms durch den Motor aufrechtzuerhalten, muss die heiße Luft auf ihrem Weg aus dem Motor beschleunigen. Dies bedeutet, dass im Triebwerk eine Reaktionskraft erzeugt wird, die zu den Triebwerkshalterungen geleitet wird (über die Verdichterturbinenschaufeln und die Axiallager der Turbinenscheibe), was die Schubleistung des Triebwerks darstellt.

Auf Wikipedia finden Sie ein thermodynamisches Zyklusdiagramm für den Brayton-Zyklus, das jeden Schritt im Prozess detailliert beschreibt, einschließlich der Energieentnahme, die zum Drehen des Kompressors verwendet wird.

Vergleich einer Gasturbine (Joule-Zyklus) mit dem Carnot-Zyklus?
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