{"id":43895,"date":"2019-10-14T00:50:46","date_gmt":"2019-10-13T23:50:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-thermischer-wirkungsgrad-definition\/"},"modified":"2020-03-09T19:40:23","modified_gmt":"2020-03-09T18:40:23","slug":"was-ist-thermischer-wirkungsgrad-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-thermischer-wirkungsgrad-definition\/","title":{"rendered":"Was ist thermischer Wirkungsgrad – Definition"},"content":{"rendered":"
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Der W\u00e4rmewirkungsgrad \u03b7th einer W\u00e4rmekraftmaschine ist definiert als das Verh\u00e4ltnis von Arbeit zu W\u00e4rmeeintrag.\u00a0Um den thermischen Wirkungsgrad zu berechnen, verwenden Ingenieure oft die Enthalpie.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Thermischen Wirkungsgrad<\/h2>\n

Eine\u00a0ideale W\u00e4rmekraftmaschine<\/strong><\/a>\u00a0ist eine imagin\u00e4re Kraftmaschine, bei der Energie, die als W\u00e4rme aus dem Hochtemperaturspeicher gewonnen wird, vollst\u00e4ndig in Arbeit umgewandelt wird.\u00a0Nach der\u00a0Kelvin-Planck-Aussage<\/strong><\/a>\u00a0w\u00fcrde ein solcher Motor jedoch gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik versto\u00dfen, da es zu Verlusten im Umwandlungsprozess kommen muss.\u00a0Die dem System zugef\u00fchrte Nettow\u00e4rme muss h\u00f6her sein als die vom System geleistete Netzarbeit.<\/p>\n

Kelvin-Planck-Aussage:<\/strong><\/p>\n

“Es ist unm\u00f6glich, ein Ger\u00e4t zu bauen, das mit einem Zyklus arbeitet und keine andere Wirkung erzielt als die Erzeugung von Arbeit und die \u00dcbertragung von W\u00e4rme von einem einzigen K\u00f6rper.”<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Formel f\u00fcr den W\u00e4rmewirkungsgrad<\/h2>\n

Als ein Ergebnis dieser Anweisung definieren wir den\u00a0thermischen Wirkungsgrad<\/strong>\u00a0,\u00a0\u03b7\u00a0<\/em><\/strong>th<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, eines W\u00e4rmekraftmaschine als das Verh\u00e4ltnis der\u00a0Arbeits<\/a>\u00a0es tut,\u00a0W<\/strong>\u00a0, an den\u00a0W\u00e4rmeeingang<\/a>\u00a0bei der hohen Temperatur, Q\u00a0H<\/sub>\u00a0.<\/p>\n

\"Formel<\/a><\/p>\n

Der\u00a0thermische Wirkungsgrad<\/strong>\u00a0,\u00a0\u03b7\u00a0<\/em><\/strong>th<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, stellt den Anteil an\u00a0W\u00e4rme<\/strong>\u00a0,\u00a0Q\u00a0H<\/sub><\/strong>\u00a0, die konvertiert wird ,\u00a0zu arbeiten<\/strong>\u00a0.\u00a0Es ist ein dimensionsloses Leistungsma\u00df f\u00fcr eine W\u00e4rmekraftmaschine, die W\u00e4rmeenergie verwendet, z. B. eine Dampfturbine, eine Brennkraftmaschine oder einen K\u00fchlschrank.\u00a0Bei einer K\u00e4lte- oder W\u00e4rmepumpe gibt der W\u00e4rmewirkungsgrad an, inwieweit die durch die Arbeit hinzugef\u00fcgte Energie in Nettow\u00e4rmeleistung umgewandelt wird.\u00a0Da es sich um eine dimensionslose Zahl handelt, m\u00fcssen wir W, Q\u00a0H<\/sub>\u00a0und Q\u00a0C immer<\/sub>\u00a0in denselben Einheiten\u00a0ausdr\u00fccken\u00a0.<\/p>\n

Da nach dem\u00a0ersten Hauptsatz der Thermodynamik<\/strong>\u00a0<\/a>Energie\u00a0gespart wird<\/strong><\/a>\u00a0und Energie nicht vollst\u00e4ndig in Arbeit umgewandelt werden kann\u00a0, muss\u00a0der W\u00e4rmeeintrag Q\u00a0H<\/sub>\u00a0gleich der geleisteten Arbeit W sein, zuz\u00fcglich der W\u00e4rme, die als\u00a0Abw\u00e4rme Q\u00a0C<\/sub><\/strong>\u00a0in die\u00a0W\u00e4rme<\/strong>\u00a0abgef\u00fchrt werden muss\u00a0Umgebung.\u00a0Daher k\u00f6nnen wir die Formel f\u00fcr den thermischen Wirkungsgrad wie folgt umschreiben:<\/p>\n

\"Formel<\/a><\/p>\n

Um den Wirkungsgrad in Prozent anzugeben, multiplizieren wir die vorherige Formel mit 100. Beachten Sie, dass\u00a0\u03b7\u00a0<\/em><\/strong>th<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0nur dann 100% sein kann, wenn die Abw\u00e4rme Q\u00a0C<\/sub>\u00a0Null ist.<\/p>\n

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Im Allgemeinen ist der Wirkungsgrad selbst der\u00a0<\/span>besten W\u00e4rmekraftmaschinen<\/span><\/strong>\u00a0recht gering.\u00a0Kurz gesagt, es ist\u00a0<\/span>sehr schwierig<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>W\u00e4rmeenergie<\/span><\/a>\u00a0in\u00a0<\/span>mechanische Energie<\/span><\/a>\u00a0umzuwandeln\u00a0.\u00a0Die thermischen Wirkungsgrade liegen \u00fcblicherweise\u00a0<\/span>unter 50%<\/span><\/strong>\u00a0und oft weit darunter.\u00a0Seien Sie vorsichtig, wenn Sie es mit den Wirkungsgraden von Wind- oder Wasserkraft vergleichen (Windkraftanlagen sind keine W\u00e4rmekraftmaschinen). Es gibt keine Energieumwandlung zwischen thermischer und mechanischer Energie.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Ursachen f\u00fcr Ineffizienz<\/span><\/h2>\n

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