Dampfdehnung

Dampfdehnung

Dampfdehnung oder Dampfexpansion nennt man in der Thermodynamik die adiabate endliche Volumenvergrößerung eines hochgespannten (unter Überdruck stehenden) Dampfs bei gleichzeitiger Verringerung des Drucks. Dieser Effekt kann beispielsweise zur Erzeugung von Arbeit in einer Dampfturbine oder einer Dampfmaschine genutzt werden.

Dabei beträgt die mögliche Arbeitsleistung L = ∫ p * dV.

Im Dampfturbinenprozeß wird die Volumenänderung des Dampfes in Strömungsenergie umgewandelt, welche die Turbinen-Laufräder des Aggregats in Drehung versetzt und somit mechanische Arbeit erzeugt.

Bei einer Kolben-Dampfmaschine wird durch die Dampfdehnung ein Kolben bewegt; die oszillierende Kolbenbewegung wird allgemein über die Kurbelwelle in eine Drehbewegung gewandelt und somit ebenfalls Arbeit erzeugt. Je höher die Eintrittsspannung des Dampfes und je tiefer die Endspannung beim Austritt aus dem Zylinder, umso größer ist bei einer Kolben-Dampfmaschine die theoretische Arbeit, die mit einer bestimmten Füllung geleistet werden kann. Bei einer einzylindrischen Dampfmaschine beträgt die Füllung – also das Verhältnis der eingeschobenen zur theoretisch möglichen maximalen Dampfmenge - im allgemeinen nur etwa 30% . Durch geeignete Steuerung von Schiebern bzw. Ventilen wird sie so bemessen, dass Kondensation im Zylinder und Flächenschäden vermieden werden und zur Vermeidung von Verlusten der Dampfdruck am Ende des Arbeitstaktes möglichst auf den Umgebungsdruck abgebaut wird.

Bei leistungsfähigeren Kolbendampfmaschinen handelt es sich um Verbundmaschinen mit zweifacher oder dreifacher Expansion, letztere bestehend aus Hoch-, Mittel- und Niederdruckteil. Dreifach-Expansion bedeutet also bei einer Dampfmaschine, dass der zugeführte hochgespannte Arbeitsdampf stufenweise dreimal entspannt und somit besser ausgenutzt wird. Es können höhere Dampfdrücke - allgemeinen zwischen 10 bar und 15 bar - und größere Füllungen realisiert und somit Leistung und Wirkungsgrad des Aggregats erheblich gesteigert werden.

Bei der mehrstufigen Dampfexpansion wird die teilexpandierte Dampfmenge, ggf. über Zwischenspeicher (sog. Aufnehmer bzw. Receiver), jeweils in den nächsten Zylinder geschoben. Um jeden Zylinder annähernd die gleiche Leistung zu entnehmen, ist entsprechend dem sinkenden Dampfdruck und anwachsendem Dampfvolumen eine erhebliche Vergrößerung des Zylinderdurchmessers erforderlich; das Produkt Kolbenfläche (cm²) * Dampfdruck (kp) ist in jedem Zylinder etwa gleich groß. Daraus ergeben sich Raumverhältnisse so, dass der Mitteldruck-Zylinder etwa dem 2,5-fachen, der Niederdruckzylinder dem etwa 6-fachen Inhalt des Hochdruckzylinders entspricht.

Aus räumlichen Gründen, insbesondere auf Schiffen, ist deshalb die Anzahl der Zylinder meistens auf maximal drei begrenzt. Der restliche Dampfdruck kann danach immer noch bis 0,30 bar Überdruck betragen, der beispielsweise in einer nachgeschalteten Abdampfturbine noch genutzt werden kann.

Seit ca. 1880 war die Dreifach-Expansionsmaschine der Standardantrieb in der Handelsschifffahrt und sie blieb es bis in die 30er-Jahre des 20. Jahrhunderts, wonach sie dann weitgehend von Verbrennungskraftmaschinen (Dieselmotoren) abgelöst wurde


Siehe auch: Dampfmaschine


Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Dampfexpansion — Dampfdehnung oder auch Dampfexpansion nennt man den Vorgang beim Arbeitsschritt einer Dampfmaschine, bei dem kein Frischdampf mehr in die Zylinder gespeist wird, der Dampf aber noch durch Ausdehnung Leistung erbringt. Es wäre nicht wirtschaftlich …   Deutsch Wikipedia

  • Verbundlokomotiven — (compound locomotives; locomotives compound; locomotive composite). Die zweifache Dampfdehnung ist im Lokomotivbau vielfach gebräuchlich, wenn sie auch nicht so große Verbreitung erlangt hat, als im Bau ortsfester Dampfmaschinen und im… …   Enzyklopädie des Eisenbahnwesens

  • Verbunddampflokomotive — Vierzylinder Verbundlokomotive Bayerische S 3/6 Eine Verbunddampflokomotive hat eine Dampfmaschine mit zweifacher Ausnutzung der Dampfdehnung in getrennten Zylindern, die als Verbundwirkung bezeichnet wird. Eine Verbunddampflokomotive hat… …   Deutsch Wikipedia

  • Verbunddampfmaschine — Schema einer 3 fach Expansionsdampfmaschine Eine Verbunddampfmaschine oder Mehrfach Expansionsmaschine (engl. compound engine) ist eine Dampfmaschine mit mindestens zwei in Dampfrichtung nacheinander geschalteten Arbeitseinheiten.… …   Deutsch Wikipedia

  • Lokomotive — (locomotive engine; locomotive; locomotiva). Inhaltsübersicht: I. Einrichtung und Aufgabe. – II. Bezeichnung der L. – III. Einteilung der L. 1. Allgemeines. 2. Schlepptenderlokomotiven 3. Tenderlokomotiven. 4. L besonderer Bauart. 5.… …   Enzyklopädie des Eisenbahnwesens

  • Lokomotive — Lokomotive, Fahrzeug mit Motor, also ortsverändernde Maschine zur Beförderung von Wagen. Fahrzeuge, die mit einem sie fortbewegenden Motor ausgerüstet sind und selbst Personen oder Güter aufnehmen können – Motorwagen –, zählen nicht zu… …   Lexikon der gesamten Technik

  • Steuerungen — (valve motions; distributions; distribuzioni). Inhaltsübersicht. I. Zweck der S.; Abschnitte der Dampfverteilung. – II. Die einfache Schiebersteuerung; Schieberbewegung und Schieberdiagramme. – III. Die Kulissensteuerungen im allgemeinen. 1. Die… …   Enzyklopädie des Eisenbahnwesens

  • 242 A1 — SNCF 242 A 1 Anzahl: 1 Hersteller: Fives Lille Baujahr(e): 1932 als 241 101 État 1943 Umbau zur 242 A 1 Ausmusterung: 1960 Bauart …   Deutsch Wikipedia

  • 242 A 1 — SNCF 242 A 1 Anzahl: 1 Hersteller: Fives Lille Baujahr(e): 1932 als 241 101 État 1943 Umbau zur 242 A 1 Ausmusterung: 1960 Bauart …   Deutsch Wikipedia

  • Baureihe 18.0 — XVIII H DRG Baureihe 18.0 Nummerierung: 196–205 18 001–010 Anzahl: 10 Hersteller: Sächsische Masch …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”