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Prof. Dr.-Ing. K. Schwarzer Labor Kolben- und Strömungsmaschinen
Fachhochschule Aachen, Abteilung Jülich Technische Thermodynamik
6.2.1 Kesselwirkungsgrad
Aufgabe des Kessels ist es, die durch die chemische Verbrennung freiwerdende Wärme möglichst
exergieverlustarm an das Arbeitsmedium zu übertragen. Durch die Wärmeübertragung nimmt die Enthalpie
des Arbeitsmediums zu. Der Kesselwirkungsgrad ist wie folgt definiert:
η
K
mit
m&
⋅
=
m&
( h − h )
B
2
⋅H
U
1
m& B
Brennstoffmassenstrom in kg/h
H u
Unterer Heizwert in kJ/kg
m& Dampfmassenstrom in kg/h
h spez. Enthalpie in kJ/kg
a Anergie in kJ/kg
c Exergie in kJ/kg
Beim Siedewasserreaktor ist der Kesselwirkungsgrad gleich 1, da die gesamte thermische Wärmeleistung
ans Kühlmittel abgegeben wird. Der Reaktordruckbehälter stellt also das Gegenstück zum Brennkessel
eines konventionellen Kraftwerkes dar. Beim Druckwasserreaktor stellt der Wärmetauscher das Bindeglied
zum Arbeitsmedium dar.
6.2.2 Der exergetische Wirkungsgrad
Während der thermische Wirkungsgrad η th nur den ersten Hauptsatz der Thermodynamik berücksichtigt, ist
im exergetischen Wirkungsgrad auch der zweite Hauptsatz der Thermodynamik mit einbezogen. Es werden
also die Exergieverluste bei der Verbrennung, der Wärmeübertragung und bei der Expansion in der Turbine
mit erfaßt. Im folgenden wollen wir uns mit dem exergetischen Wirkungsgrad nach Abb.6.3 befassen. Der
exergetische Wirkungsgrad ist wie folgt definiert:
ζ
K
m&
⋅
=
m&
( e − e )
B
2
Setzt man für
⋅H
U
1
e2 - e1
= h2
- h1
- (a2
- a1)
a2
- a1
= Tu
(s2
- s1)
(6)
ein,
dann folgt für den exergetischen Wirkungsgrad
8
(4)
(5)