Ausführungsformen des Rekuperativen Zweiphasen-Kreisprozesses
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Contributors
Abstract
Bei dem vorgestellten Rekuperativen Zweiphasen-Kreisprozess handelt es sich um das bisher theoretische Konzept eines neuartigen technischen Kreisprozesses. Wie beim Clausius-Rankine-Prozess durchläuft das Arbeitsfluid Phasenwechsel. Zentraler Unterschied ist eine Rekuperation, bei der der flüssige Arbeitsfluidstrom des Hochdruckniveaus mithilfe einer partiellen Kondensation bzw. Verdampfung des Arbeitsfluidstroms des Niederdruckniveaus vorgewärmt bzw. abgekühlt wird. Der flüssige und der zweiphasige Fluidstrom erfahren dabei dieselbe Temperatur-änderung. Ermöglicht wird dies durch ein asymmetrisches Arbeitsfluidgemisch, dessen Isobaren bei niedrigen Dampfmassenanteilen nahezu Isothermen entsprechen, während bei hohen Dampfmassenanteilen der Temperaturgleit des Fluides wirksam wird. Ziel ist, durch die Rekuperation die charakteristischen Vorwärmverluste des rechtsläufigen und die Drosselverluste des linksläufigen Clausius-Rankine-Prozesses zu vermeiden. Der neue Prozess ist in verschiedenen Ausführungsformen denkbar, um mit unterschiedlichen Temperaturcharakteristiken des Hochtemperaturwärmereservoirs kompatibel zu sein. Zu unterscheiden ist in eine subkritische und eine transkritische Prozessführung, wobei die Verdichtung bzw. arbeitsleistenden Expansion einstufig oder auch mehrstufig mit einer Zwischenwärmeübertragung erfolgen kann. Anders als beim Clausius-Rankine-Prozess ist auf dem Hochtemperaturniveau eine Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme bei konstanter Temperatur nur schwierig zu realisieren, da dafür eine zweiphasige und isotherme Verdichtung bzw. Expansion notwendig ist. Dies stellt technisch eine Neuheit dar. Aus der Literatur ist bekannt, dass die isotherme Verdichtung bzw. Expansion überhitzter Gase wegen des beschränkten Wärmetransports in den Arbeitsraum Begrenzungen unterliegt. Inwieweit ein Phasenwechsel des Arbeitsfluids im Arbeitsraum vorteilhaft sein kann, ist unbekannt. Präsentiert wird die Architektur eines Versuchsstands zum Vergleich einer isothermen Expansion bzw. Kompression im überhitzen Dampf- und im Zweiphasengebiet, sowie erste Messergebnisse.
Details
Colloquium
Title | Thermodynamik-Kolloquium 2024 |
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Duration | 25 - 27 September 2024 |
Website | |
Degree of recognition | National event |
Location | Universität Stuttgart |
City | Stuttgart |
Country | Germany |
Keywords
Keywords
- Rekuperativer Zweiphasen-Kreisprozess