Kältekreisläufe in Verdichter- und Gasturbinenanlagen

Bammert, Karl; Reiter, Ulrich

Für Verdichter- und Gasturbinenanlagen wird untersucht, inwieweit die Energieumwandlung durch den Einsatz von Kälteprozessen verbessert werden kann. Durch Unterkühlung des zu verdichtenden Arbeitsmittels unter die Umgebungstemperatur wird die insgesamt aufzuwendende Verdichtungsarbeit (Summe aus Verdichter- und Kältemaschinenarbeit) vermindert. Die mögliche Primärenergieeinsparung nimmt mit steigendem Verdichterdruckverhältnis und wachsender Anzahl von Kältekreisläufen zu. Bei Gasturbinen kann durch Unterkühlung der vom Verdichter angesaugten Umgebungsluft der Nettowirkungsgrad um ca. 2,5 bis 4,5%-Punkte gesteigert werden. Wenn aufgrund klimatischer Randbedingungen (Luftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur) die optimale Verdichtereintrittstemperatur nicht zu realisieren ist, da Vereisungsprobleme und Tropfenbildung auftreten, verringern sich diese Werte. Bei einer Umgebungstemperatur von 20°C und einer Abkühlspanne von 20K ergeben sich z.B. Wirkungsgradsteigerungen von 1,5 bis 2%-Punkten.

For compressor- and gas turbine plants it is investigated, how the energy conversion can be improved by using refrigeration cycles. By supercooling of the working fluid below the ambient temperature the total required compressor work (sum of compressor- and refrigeration machine work) can be reduced. The possible saving of primary energy increases with increasing compressor pressure ratios and growing number of refrigeration cycles. The net efficiency of gas turbines can be improved by about 2.5 to 4.5 percentage points by supercooling the ambient air sucked in by the compressor. These values decrease if optimum compressor inlet temperatures cannot be realized due to icing problems and formation of drops. Improvements in net efficiency of 1.5 to 2 percentage points are realized for e.g. an ambient temperature of 20°C and a cooling range of 20K.

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Bammert, Karl / Reiter, Ulrich: Kältekreisläufe in Verdichter- und Gasturbinenanlagen.

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