Dampfkreislauf

Dampfkreislauf bezeichnet den thermodynamischen Prozess, bei dem Wasser durch Zufuhr von Wärme in Dampf verwandelt wird, der Arbeit verrichtet, und anschließend wieder kondensiert und dem Kreislauf zurückgeführt wird. In technischen Anwendungen ist der Rankine-Zyklus die häufigste Form, die in vielen thermischen Kraftwerken eingesetzt wird.

Der typische Aufbau umfasst Dampferzeuger (Boiler), Turbine, Kondensator und Pumpe. Der hochdruckige Dampf aus dem Dampferzeuger treibt die Turbine an, deren mechanische Arbeit in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Dampf wird im Kondensator wieder zu Wasser kondensiert, das durch die Pumpe in den Dampferzeuger zurückgepumpt wird. Um die Effizienz zu erhöhen, kommen regenerierende Maßnahmen wie Speisewassererhitzer oder Mehrfachdampfaufheizung (Reheating) zum Einsatz.

Im idealisierten Rankine-Zyklus erfolgt eine isentrope Expansion des Dampfes in der Turbine und eine nahezu isentrope Kompression des Wassers durch die Pumpe. Reale Systeme berücksichtigen irreversibilitäten, Wärmeverluste und Nebenaggregate. Weiterentwicklungen umfassen superheizten Dampf, mehrstufige Erhitzung sowie regenerierte Kreisläufe, die den Wirkungsgrad erhöhen sollen.

Anwendungen liegen vor allem in Kern-, Kohle- und Gasfeuerungskraftwerken, wo der Dampf als Arbeitsmedium genutzt wird, sowie in industriellen Dampfsystemen. Das Verständnis des Dampfkreislaufs ist grundlegend für die Auslegung von Kraftwerken, die Effizienzsteigerung und die Betriebssicherheit solcher Anlagen.