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AET (Fach) / Rationelle Energieumwandlung (Lektion)
- Was ist der Unterschied zwischen einer KWK mit Kondensationsprozess und eines Gegendruckprozesses? Zeichne Schaltschema und h-s-Diagramm Bei Kondensationsanlagen wird der Abdampf der Dampfturbinen bei möglichst niedrigem Kondensationsgegendruck kondensiert, um ein möglich großes nutzbares Energiegefälle in der Dampfturbine zu erhalten. Die Kondensationsabwärme fällt bei einer Temperatur von 30-40° an und ist damit in der Regel nicht weiter nutzbar (Qnutz=0) Erfolgt die Kondensation bei erhöhtem Gegendruck fällt die Kondensationswärme auf ein höheres Temperaturniveau und kann genutzt werden. Die Leistung der Turbine ist jedoch geringer.
- Beschreibe das Verfahren von Wärmepumpen (zeichne das Schaltdiagramm und T-s-Diagramm) 1. In einem Verdampfer wird ein Kältemittel verdampft (Zufuhr von Wärme) 2. Im Verdichter wird durch Einsatz von elektrischer Leistung das Temperatur- und Druckniveau des Kältemittels erhöht 3. Im Kondensator wird dem Kältemittel Nutzwärme entzogen, wodurch es wieder verflüssigt wird. 4. Im Expansionsventil (Drossel wird das Kältemittel wieder auf Ausgangsdruck und die Ausgangstemperatur entspannt
- Wie arbeitet die Absorptionskältemaschine? Die Stoffe werden in einem Kocher oder Austreiber voneinander getrennt, indem die Lösung erhitzt wird. Das Kältemittel verdampft aufgrund der geringeren Verdampfungstemperatur zuerst. Der Dampf des Kältemittels wird durch einen Flüssigkeitsabscheider von den verdampften Lösungsresten befreit. Anschließend wird das Kältemittel in einem Verflüssiger abgekühlt und somit verflüssigt. Durch ein Regelventil wird das Kältemittel auf den, der gewünschten Temperatur entsprechenden, Verdampfungsdruck entspannt. Im Verdampfer selbst wird das Kältemittel unter Aufnahme der Umgebungswärme verdampft, wodurch der Nutzeffekt entsteht. Der Kältemitteldampf wird nun in den Absorber geleitet. Das Lösungsmittel wurde, nach der Trennung vom Kältemittel, durch ein Ventil auf den Absorberdruck entspannt, abgekühlt und dem Absorber zugeführt. Dadurch ist es in der Lage, den Kältemitteldampf im Absorber aufzunehmen. Eine Lösungsmittelpumpe führt nun die angereicherte Lösung zurück zum Austreiber.
- Wie funktioniert die Adsorptionskältemaschine? Schritt 1: Desorption – Trocknen des AdsorbensDurch Wärmezufuhr in Form von heißem Wasser über Wärmetauscher wird das Adsorbens (Zeolith oder Silikagel) getrocknet. Wasserdampf wird freigesetzt, strömt in den Kondensator und wird dort verflüssigt, wobei Wärme abgegeben wird. Ist das Material ausreichend getrocknet, wird die Wärmezufuhr in den Adsorber gestoppt und die obere Rückschlagklappe schließt sich. Die Wärmebereitstellung kann über ein BHKW erfolgen. Damit kann man die Laufzeit des BHKW wesentlich verlängern. Im Winter kann man direkt mit freier Kühlung kühlen und mit dem BHKW heizen. Schritt 2: Adsorption – Anlagerung von Wasserdampf an der Oberfläche des AdsorbensNach einer Abkühlungsphase erfolgen die Rückreaktion und die Verdampfung des flüssigen Kondensats. Die untere Rückschlagklappe zum Verdampfer öffnet sich und das getrocknete Adsorbens saugt Wasserdampf an. Durch die Verdampfung wird Kaltwasser erzeugt, das für die Klimatisierung genutzt wird. Während des Adsorptionsprozesses wird Wärme freigesetzt, die abgeführt werden muss. In einem abschließenden Schritt wird das Kondensat wieder dem Verdampfer zugeführt und der Kreislauf geschlossen.
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