Druckzyklus

Druckzyklus ist eine Bezeichnung aus der Technik und Thermodynamik, die einen geschlossenen Ablauf beschreibt, in dem der Druck eines Arbeitsmediums periodisch variiert. Typischerweise umfasst er Phasen der Kompression und der Ausdehnung sowie anderer Zustandsänderungen, durch die Energie übertragen oder in Form von Arbeit gewonnen wird. Druckzyklen finden sich in Motoren, Kompressoren, Turbinen, hydraulischen Systemen und in Druckleitungen, in denen der Druck zeitlich schwankt oder sich zyklisch wiederholt.

Die Analyse eines Druckzyklus erfolgt oft mit einem Druck-Volumen-Diagramm (PV-Diagramm). Die geleistete Arbeit pro Zyklus entspricht der Fläche, die der Zyklus im Diagramm einschließt. Die Effizienz ergibt sich aus der Nettoarbeit im Verhältnis zur zugeführten Wärme und ist durch Irreversibilitäten, Reibung, Wärmeverluste sowie Nicht-Idealität des Arbeitsmediums eingeschränkt.

Es gibt eine Reihe von Standardtypen, die in der Lehre und Praxis verwendet werden. Ideale Modelle umfassen isotherme, isentrope oder adiabatische Prozessschritte, deren Kombination zu bekannten Zyklusarten führt. In realen Systemen wird versucht, Zyklen so zu gestalten, dass sie maximale Arbeit bei vertretbaren Verlusten liefern. Bekannte theoretische Referenzen sind der Carnot-Zyklus, der Otto- und der Diesel-Zyklus, der Brayton-Zyklus und der Rankine-Zyklus; diese dienen als Orientierung für das Verständnis von realen Motoren und Anlagen.

Anwendungen liegen in der Auslegung von Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Kompressoren, Pumpen und anderen Drucksystemen sowie in der Analyse von Druckschwankungen in Versorgungsnetzen. Der Begriff wird gelegentlich auch allgemeiner für pulsierende Druckverläufe in hydraulischen oder pneumatischen Systemen verwendet.