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Language
- German (1)
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Alternative Energieumwandlung im Kraftfahrzeug als ein Gas- und Dampfturbinenprozess konzipiert
(2017)
Diese Diplomarbeit behandelt einen alternativen Antrieb zu einem herkömmlichen Otto- oder Dieselmotor. In dieser Arbeit geht es darum, ob es technisch machbar wäre, statt der üblichen Hubkolbenmaschine Turbinen einzusetzen. Es soll eine kombinierte Gas- und Dampfturbine zum Einsatz kommen, da ein besserer thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, als wenn nur eine Gasturbine eingesetzt wird. Gas- und Dampfturbinen sind heutzutage von diversen Herstellern beziehbar, jedoch muss auf die Baugröße geachtet werden, da die Turbinen in einem begrenzten Motorraum untergebracht sein sollen. Die eigentliche Schlüsselkomponente ist der Abhitzekessel, der möglichst kompakt und klein gebaut werden soll, damit er ebenfalls in einem Motorraum Platz findet. Diese Komponente ist einer der Schwerpunkte dieser Arbeit. Ausgehend von der Leistung bzw. vom Abgasstrom der Gasturbine wird die Dampfmenge berechnet, die aus dem Abgasmassenstrom erzeugt werden kann. Weiters werden die Wärmeströme in den einzelnen Kesselabschnitten, wie Wasservorwärmer, Verdampfer und Überhitzer berechnet, damit die notwendigen Heizflächen ausgelegt werden können. Zusätzlich werden die passenden Gas- und Dampfturbinen ausgewählt. Alternativ wird noch ein Organic Rankine Cycle berechnet, da beispielweise eine Mikrogasturbine aus einem Blockheizkraftwerk verwendet werden kann und da diese Art von Gasturbine einen hohen Wirkungsgrad hat und diese Turbinen besonders klein baut.
In einem anderen Kapitel werden detailliert die Grundlagen und der Aufbau der Gasturbine und der Dampfturbine behandelt. Weiters werden der Clausius-Rankine oder Dampfkraftprozess und in weiterer Folge die Wärmeübertragung beschrieben. Die Grundlagen sind genau behandelt worden, da diese auch im praktischen Teil Anwendung finden, wie zum Beispiel Gasturbinenauswahl oder Dampfturbinenauswahl und was für den jeweiligen Einsatzfall beachtet werden muss. Besonders die Grundlagen der Gasturbine und deren Berechnung werden genau behandelt, da in dieser die Verbrennung stattfindet und die notwendige Abgasmenge für den Dampfprozess geliefert wird. Ebenfalls wird die Wärmeübertragung genau behandelt, da diese für die Heizflächenauswahl notwendig ist. In einem weiteren Kapitel wird der Vergleich zwischen Gas- und Dampfturbinen und herkömmlichen Otto- und Dieselmotoren gemacht und beschrieben, welche Vorteile Turbinen haben.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Konzept für einen Gas- und Dampfturbinenprozess zu erstellen und auch Vorplanungen für einen Abhitzekessel und die Funktion dieses Kessels vorzulegen, der in einem Motorraum Platz findet.