Bachelorarbeit : Integration einer Meerwasserentsalzungsanlage in ...

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Alicia DESPORTES Bachelorarbeit Januar 2010 Bild 3: Darstellung des Mollier h,s-Diagramms Ein wichtiges Merkmal des Mollier-Diagramms ist, dass eine ideale adiabatische Turbine mit einer vertikalen Linie gezeichnet wird (1 zu 2s auf dem Bild 18). Der reale Punkt befindet sich immer auf der Isobaren, jedoch mit einer höheren Entropie (2a auf dem Bild 18). 1.3. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 2 Die Thermodynamik stützt sich auf vier Hauptsätze. Der nullte Hauptsatz sagt aus, dass zwei Systeme oder zwei Teile desselben Systems sich bei gleicher Temperatur im thermischen Gleichgewicht befinden. Der erste Hauptsatz, auch Energieerhaltungssatz genannt, gilt für alle Energienformen. Er besagt, dass die eintretende Energiemenge gleich der austretenden Energiemenge ist: ∑Q = 0. Der zweite Hauptsatz formuliert die Erfahrung, dass alle in der Natur freiwillig ablaufenden Prozesse irreversibel sind. Sie wurde in verschiedenen, jeweils auf bestimmte Vorgänge bezogenen Formulierungen, festgelegt, die in ihrer Gesamtheit als zweiter Hauptsatz der Thermodynamik bezeichnet werden. Wärme geht nie von allein von einem Körper mit niedriger Temperatur auf einen Körper mit höherer Temperatur über. Eine Maschine, die nur durch Abkühlung eines Körpers Arbeit erzeugt, ohne dass im beteiligten System noch weitere Veränderungen auftreten, ist unmöglich. Irreversible Vorgänge sind u.a. die Erzeugung von Reibungswärme, die Drosselung und Mischung von Gasen, sowie die Wärmeübertragung unter Temperaturgefälle. Nichtumkehrbare Ausgleichsvorgänge werden auch als Dissipationsprozesse bezeichnet. Zweiter Hauptsatz: Dieser Hauptsatz dient als Kriterium für die Optimierung unseres Systems. In Kreisprozessen erfährt ein Gas eine in sich geschlossene Folge von Zustandsänderungen, wobei es wieder in den Ausgangszustand zurückkehrt. Jeder Kreisprozess umfasst deshalb außer arbeitsliefernden Expansionsvorgängen auch arbeitsverbrauchende Kompressionsvorgänge. 2 Literaturquelle: Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau 7
Alicia DESPORTES Bachelorarbeit Januar 2010 Bild 4: Theoretischer Kreisprozess idealer Gase nach Carnot Der Carnot-Prozess erreicht den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad zwischen gegebenen Temperaturgrenzen (T1 und T3) und wird deshalb oft zur Beurteilung der Güte anderer Kreisprozesse benutzt, obwohl er in der Praxis nicht durchführbar ist. 1-2: Isotherme Kompression bei der Temperatur T1 (=T2) 2-3: Isentrope Kompression. Temperaturanstieg von T1 auf T3 3-4: Isotherme Expansion bei der Temperatur T3 (=T4) 3-4: Isentrope Expansion. Temperaturabfall von T3 auf T1 Der Carnot-Wirkungsgrad berechnet sich aus dem Verhältnis der höchsten (T3) und der niedrigsten (T1) Temperaturen des Prozesses nach der Formel: η carnot = T3 − T1 T3 8 T1 = 1 − T3 Der Carnot-Wirkungsgrad ist umso höher, je grösser das Temperaturgefälle zwischen T3 und T1 und je kleiner die niedrigere Temperatur T1 ist. Dieser Wirkungsgrad wird in der Praxis jedoch nie erreicht und liegt, je nach dem Kreisprozess, bei einem Drittel bis etwa zwei Drittel des Carnot- Wirkungsgrades.
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