Was ist Ericsson-Kreisprozess – Theorie und Effizienz – Definition

Ericsson-Kreisprozess

Der Ericsson-Zyklus ist nach dem schwedisch-amerikanischen Erfinder John Ericsson benannt , der viele einzigartige Wärmekraftmaschinen auf der Grundlage verschiedener thermodynamischer Zyklen entworfen und gebaut hat. Ihm wird die Erfindung zweier einzigartiger Wärmekraftmaschinenzyklen und die Entwicklung praktischer Motoren auf der Grundlage dieser Zyklen zugeschrieben.

Sein erster thermodynamischer Zyklus „ der erste Ericsson-Zyklus “ heißt jetzt „ Brayton-Zyklus “. Tatsächlich handelt es sich um den geschlossenen Brayton-Zyklus, der üblicherweise bei modernen Gasturbinentriebwerken mit geschlossenem Zyklus angewendet wird.

Der zweite Ericsson-Zyklus wird jetzt als Ericsson-Zyklus bezeichnet. Der zweite Ericsson-Zyklus ähnelt dem Brayton-Zyklus, nutzt jedoch die externe Wärme und beinhaltet die mehrfache Verwendung einer Zwischenkühlung und einer Wiedererwärmung . Tatsächlich ist es wie ein Brayton-Zyklus mit einer unendlichen Anzahl von Nachheiz- und Ladeluftkühlerstufen im Zyklus. Im Vergleich zum Brayton-Zyklus mit adiabatischer Komprimierung und Expansion besteht ein idealer Ericsson-Zyklus aus isothermen Komprimierungs- und Expansionsprozessen , die mit einer isobaren Wärmerückgewinnung kombiniert werden. Durch die Anwendung von Ladeluftkühlung, Wärmerückgewinnung und sequentieller Verbrennung wird die Leistung erheblich gesteigertthermischer Wirkungsgrad einer Turbine Tatsächlich entspricht der thermische Wirkungsgrad des idealen Ericsson-Zyklus dem Carnot-Wirkungsgrad .

Es wird angenommen (im Idealfall), dass jeder Ladeluftkühler das Arbeitsfluid auf die Umgebungstemperatur T ₁ zurückführt und jeder Nacherhitzer das Arbeitsfluid auf die Temperatur T ₃ aufheizt . Der Regenerator ist zu 100% effizient und ermöglicht, dass der Wärmeeintrag für Prozess 2 → 3 aus der in Prozess 4 → 1 abgegebenen Wärme gewonnen wird . Da in Prozess 2 → 3 keine Wärmeübertragung (Q _add ) erforderlich ist, würde die gesamte extern zugeführte Wärme in den Zwischenkühlern auftreten und die gesamte an die Umgebung abgegebene Wärme würde in den Zwischenkühlern stattfinden. Wie aus dem Bild ersichtlich, würde in diesem Fall die gesamte zugeführte Wärme auftreten, wenn sich das Arbeitsfluid auf seiner höchsten Temperatur T _{3 befindet}und die gesamte abgegebene Wärme würde stattfinden, wenn sich das Arbeitsfluid auf seiner niedrigsten Temperatur T _{1 befindet} . Da angenommen wird, dass keine Irreversibilitäten vorliegen und die gesamte Wärme isotherm zugeführt und abgeführt wird , kann der Wärmewirkungsgrad eines idealen Ericsson-Zyklus aus diesen Temperaturen berechnet werden:

wo:

• η _Carnot  ist der Wirkungsgrad des Carnot-Zyklus, dh das Verhältnis = W / Q _H der vom Motor geleisteten Arbeit zur Wärmeenergie, die aus dem heißen Speicher in das System gelangt.
• T _C ist die absolute Temperatur (Kelvin) des Kältespeichers,
• T _H ist die absolute Temperatur (Kelvin) des heißen Reservoir.

Obwohl die thermodynamischen Prozesse des Zyklus Ericsson von denen des Carnot – Zyklus unterscheiden, haben beide Zyklen den gleichen Wert des thermischen Wirkungsgrads , wenn sie zwischen den Betriebstemperaturen T _H und T _{C gearbeitet wird}.