{"id":43871,"date":"2019-10-13T23:45:55","date_gmt":"2019-10-13T22:45:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-carnot-wirkungsgrad-wirkungsgrad-der-carnot-warmekraftmaschine-definition\/"},"modified":"2020-03-09T14:30:38","modified_gmt":"2020-03-09T13:30:38","slug":"was-ist-carnot-wirkungsgrad-wirkungsgrad-der-carnot-warmekraftmaschine-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-carnot-wirkungsgrad-wirkungsgrad-der-carnot-warmekraftmaschine-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Carnot &#8211; Wirkungsgrad &#8211; Wirkungsgrad der Carnot &#8211; W\u00e4rmekraftmaschine &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\"><span>Carnot-Effizienz oder Effizienz der Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine.\u00a0ist eine idealisierte Effizienz.\u00a0Sie gilt nur f\u00fcr reversible Prozesse und h\u00e4ngt nur von der Temperaturdifferenz zwischen den Beh\u00e4ltern ab.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/span><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Carnot-Effizienz &#8211; Effizienz der Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine<\/span><\/h2>\n<p><span>Der franz\u00f6sische Ingenieur und Physiker\u00a0<\/span><strong><span>Nicolas L\u00e9onard Sadi Carnot brachte<\/span><\/strong><span>\u00a01824\u00a0das Studium des zweiten Gesetzes voran, indem er ein Prinzip (auch\u00a0<\/span><strong><span>Carnots Regel genannt<\/span><\/strong><span>\u00a0)\u00a0formulierte\u00a0, das Grenzen f\u00fcr den\u00a0<\/span><strong><span>maximalen Wirkungsgrad<\/span><\/strong><span>\u00a0festlegt, den\u00a0<strong>eine W\u00e4rmekraftmaschine erreichen<\/strong>\u00a0kann.\u00a0Kurz gesagt, dieses Prinzip besagt, dass der\u00a0<\/span><strong><span>Wirkungsgrad eines thermodynamischen Zyklus<\/span><\/strong><span>\u00a0ausschlie\u00dflich von der Differenz zwischen den Warm- und Kalttemperaturspeichern abh\u00e4ngt.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Carnots Prinzip besagt:<\/span><\/strong><\/p>\n<ol>\n<li><span>Kein Motor kann effizienter sein als ein reversibler Motor (\u00a0<\/span><strong><span>eine Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine<\/span><\/strong><span>\u00a0), der zwischen denselben Hochtemperatur- und Niedertemperaturbeh\u00e4ltern betrieben wird.<\/span><\/li>\n<li><span>Die Wirkungsgrade aller reversiblen Motoren (\u00a0<\/span><strong><span>Carnot-W\u00e4rmekraftmaschinen<\/span><\/strong><span>\u00a0), die zwischen denselben Beh\u00e4ltern mit konstanter Temperatur betrieben werden, sind unabh\u00e4ngig von der verwendeten Arbeitssubstanz oder den Betriebsdetails gleich.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n<h2><strong><b><span>Carnot-Effizienz<\/span><\/b><\/strong><\/h2>\n<p><span>Die Formel f\u00fcr diese maximale Effizienz lautet:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/carnot-efficiency-equation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-16897 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/carnot-efficiency-equation.png\" alt=\"Carnot-Effizienzformel\" width=\"369\" height=\"91\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/carnot-efficiency-equation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>wo:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>ist der Wirkungsgrad des Carnot-Zyklus, dh das Verh\u00e4ltnis\u00a0<\/span><strong><span>= W \/ Q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>H<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0der vom Motor geleisteten Arbeit zur W\u00e4rmeenergie, die aus dem hei\u00dfen Speicher in das System gelangt.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>T\u00a0<\/span><sub><span>C<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0ist die absolute Temperatur (Kelvin) des kalten Reservoirs,<\/span><\/li>\n<li><span>T\u00a0<\/span><sub><span>H<\/span><\/sub><span>\u00a0ist die absolute Temperatur (Kelvin) des hei\u00dfen Reservoirs.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Beispiel: Carnot-Effizienz f\u00fcr Kohlekraftwerk<\/span><\/h2>\n<p><span>In einem modernen\u00a0<\/span><strong><span>Kohlekraftwerk w\u00fcrde<\/span><\/strong><span>\u00a0die Temperatur von\u00a0<\/span><a title=\"Was ist \u00fcberkritischer Dampf?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/supercritical-fluid-supercritical-water\/what-is-supercritical-steam\/\"><strong><span>Hochdruckdampf<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0(T\u00a0<\/span><sub><span>hei\u00df<\/span><\/sub><span>\u00a0) etwa 400 \u00b0 C (673 K) und T\u00a0<\/span><sub><span>kalt<\/span><\/sub><span>\u00a0, die Wassertemperatur des K\u00fchlturms, etwa 20 \u00b0 C (293 K) betragen.\u00a0F\u00fcr diesen Kraftwerkstyp betr\u00e4gt der maximale (ideale) Wirkungsgrad:<\/span><\/p>\n<p><span>= 1 &#8211; T\u00a0<\/span><sub><span>kalt<\/span><\/sub><span>\u00a0\/ T\u00a0<\/span><sub><span>hei\u00df<\/span><\/sub><span>\u00a0= 1 &#8211; 293\/673 = 56%<\/span><\/p>\n<p><span>Es muss hinzugef\u00fcgt werden, dies ist eine\u00a0<\/span><strong><span>idealisierte Effizienz<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Die Carnot-Effizienz gilt f\u00fcr reversible Prozesse.\u00a0Diese Prozesse k\u00f6nnen in realen Kraftwerkszyklen nicht erreicht werden.\u00a0Der Carnot-Wirkungsgrad schreibt vor, dass durch Erh\u00f6hen der Dampftemperatur h\u00f6here Wirkungsgrade erzielt werden k\u00f6nnen.\u00a0Diese Funktion gilt auch f\u00fcr reale thermodynamische Kreisprozessen.\u00a0Dies erfordert jedoch einen Druckanstieg in Kesseln oder\u00a0<\/span><a title=\"Dampfgenerator\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/steam-generator\/\"><span>Dampferzeugern<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0Metallurgische \u00dcberlegungen\u00a0<\/span><strong><span>begrenzen<\/span><\/strong><span>\u00a0solche Dr\u00fccke jedoch.\u00a0Unterkritische Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen, die unter\u00a0<\/span><a title=\"Kritischer Wasserdruck\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-pressure-physics\/critical-pressure-of-water\/\"><strong><span>kritischem Druck<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0(dh unter 22,1 MPa) betrieben werden, k\u00f6nnen einen Wirkungsgrad von 36\u201340% erreichen.\u00a0\u00dcberkritische Konstruktionen, die bei\u00a0<\/span><a title=\"Was ist \u00fcberkritischer Dampf?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/supercritical-fluid-supercritical-water\/what-is-supercritical-steam\/\"><strong><span>\u00fcberkritischem Druck betrieben werden<\/span><\/strong><\/a><span>(dh gr\u00f6\u00dfer als 22,1 MPa) haben Wirkungsgrade um 43%.\u00a0Die effizientesten und auch sehr komplexen Kohlekraftwerke, die bei\u00a0<\/span><strong><span>\u201eextrem kritischen\u201c\u00a0<\/span><\/strong><strong><span>Dr\u00fccken<\/span><\/strong><span>\u00a0(dh etwa 30 MPa) betrieben werden und eine mehrstufige Wiedererw\u00e4rmung verwenden, erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 48%.<\/span><\/p>\n<p><span>Siehe auch:\u00a0<\/span><a title=\"\u00dcberkritischer Wasserreaktor - SCWR\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/reactor-types\/supercritical-water-reactor-scwr\/\"><span>\u00dcberkritischer Reaktor<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Ursachen f\u00fcr Ineffizienz<\/span><\/h2>\n<p><span>Wie bereits erw\u00e4hnt, kann ein Wirkungsgrad zwischen 0 und 1 liegen. Jede W\u00e4rmekraftmaschine ist irgendwie ineffizient.\u00a0Diese Ineffizienz kann auf drei Ursachen zur\u00fcckgef\u00fchrt werden.<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><strong><span>Irreversibilit\u00e4t von Prozessen<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Es gibt eine theoretische Obergrenze f\u00fcr die Effizienz der Umwandlung von W\u00e4rme in Arbeit in jeder W\u00e4rmekraftmaschine.\u00a0Diese Obergrenze wird als\u00a0<\/span><strong><span>Carnot-Effizienz bezeichnet<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Nach dem\u00a0<\/span><strong><span>Carnot-Prinzip<\/span><\/strong><span>\u00a0kann kein Motor effizienter sein als ein reversibler Motor (\u00a0<\/span><strong><span>eine Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine<\/span><\/strong><span>\u00a0), der zwischen denselben Hochtemperatur- und Niedertemperaturbeh\u00e4ltern betrieben wird.\u00a0Wenn beispielsweise der hei\u00dfe Vorratsbeh\u00e4lter T\u00a0<\/span><sub><span>hei\u00df<\/span><\/sub><span>\u00a0von 400 \u00b0 C (673 K) und T\u00a0<\/span><sub><span>kalt<\/span><\/sub><span>\u00a0von etwa 20 \u00b0 C (293 K) aufweist, betr\u00e4gt der maximale (ideale) Wirkungsgrad: = 1 &#8211; T\u00a0<\/span><sub><span>kalt<\/span><\/sub><span>\u00a0\/ T\u00a0<\/span><sub><span>hei\u00df<\/span><\/sub><span>\u00a0= 1 &#8211; 293 \/ 673 = 56%.\u00a0Aber alle realen thermodynamischen Prozesse sind irgendwie\u00a0<\/span><strong><span>irreversibel<\/span><\/strong><span>.\u00a0Sie werden nicht unendlich langsam gemacht.\u00a0Daher m\u00fcssen W\u00e4rmekraftmaschinen aufgrund der inh\u00e4renten Irreversibilit\u00e4t des von ihnen verwendeten W\u00e4rmekraftmaschinenzyklus niedrigere Wirkungsgrade als Grenzwerte f\u00fcr ihren Wirkungsgrad aufweisen.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Vorhandensein von Reibung und W\u00e4rmeverlusten.\u00a0<\/span><\/strong><span>In realen thermodynamischen Systemen oder in realen W\u00e4rmekraftmaschinen ist ein Teil der Ineffizienz des Gesamtzyklus auf die Verluste der einzelnen Komponenten zur\u00fcckzuf\u00fchren.\u00a0In realen Ger\u00e4ten (wie Turbinen, Pumpen und Kompressoren) verursachen\u00a0<\/span><strong><span>mechanische Reibung<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>W\u00e4rmeverluste<\/span><\/strong><span>\u00a0und Verluste im Verbrennungsprozess weitere Effizienzverluste.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Design-Ineffizienz<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Die letzte und auch wichtige Ursache f\u00fcr Ineffizienzen sind die\u00a0<\/span><strong><span>Kompromisse,<\/span><\/strong><span>\u00a0die\u00a0<\/span><strong><span>Ingenieure<\/span><\/strong><span>\u00a0bei der Konstruktion einer W\u00e4rmekraftmaschine (z. B. eines Kraftwerks) eingegangen sind.\u00a0Sie m\u00fcssen Kosten und andere Faktoren bei der Auslegung und dem Betrieb des Zyklus ber\u00fccksichtigen.\u00a0Betrachten Sie als Beispiel eine Auslegung des\u00a0<\/span><strong><span>Kondensators<\/span><\/strong><span>\u00a0in den W\u00e4rmekraftwerken.\u00a0Idealerweise w\u00fcrde der in den Kondensator abgegebene Dampf\u00a0<\/span><strong><span>keine Unterk\u00fchlung aufweisen<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Echte Kondensatoren sind jedoch so ausgelegt, dass sie die Fl\u00fcssigkeit um einige Grad Celsius unterk\u00fchlen, um die\u00a0<\/span><a title=\"Saugkavitation\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/centrifugal-pumps\/cavitation\/suction-cavitation\/\"><strong><span>Saugkavitation<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0in den Kondensatpumpen\u00a0zu vermeiden\u00a0.\u00a0Diese Unterk\u00fchlung erh\u00f6ht jedoch die Ineffizienz des Kreislaufs, da mehr Energie zum Wiedererhitzen des Wassers ben\u00f6tigt wird.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\"><\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Carnot-Effizienz oder Effizienz der Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine.\u00a0ist eine idealisierte Effizienz.\u00a0Sie gilt nur f\u00fcr reversible Prozesse und h\u00e4ngt nur von der Temperaturdifferenz zwischen den Beh\u00e4ltern ab.\u00a0W\u00e4rmetechnik Carnot-Effizienz &#8211; Effizienz der Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine Der franz\u00f6sische Ingenieur und Physiker\u00a0Nicolas L\u00e9onard Sadi Carnot brachte\u00a01824\u00a0das Studium des zweiten Gesetzes voran, indem er ein Prinzip (auch\u00a0Carnots Regel genannt\u00a0)\u00a0formulierte\u00a0, das Grenzen f\u00fcr den\u00a0maximalen Wirkungsgrad\u00a0festlegt, den\u00a0eine &#8230; <a title=\"Was ist Carnot &#8211; Wirkungsgrad &#8211; Wirkungsgrad der Carnot &#8211; W\u00e4rmekraftmaschine &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-carnot-wirkungsgrad-wirkungsgrad-der-carnot-warmekraftmaschine-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist Carnot &#8211; Wirkungsgrad &#8211; Wirkungsgrad der Carnot &#8211; W\u00e4rmekraftmaschine &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist Carnot - Wirkungsgrad - Wirkungsgrad der Carnot - W\u00e4rmekraftmaschine - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Carnot-Wirkungsgrad oder Wirkungsgrad der Carnot-W\u00e4rmekraftmaschine. ist eine idealisierte Effizienz. 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