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Der isentrope Verdichterwirkungsgrad vergleicht die ideale isentrope Enthalpiezunahme mit der tatsächlichen Enthalpiezunahme bei gleichem Austrittsdruck.
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Formel
η dimensionslos; h in J/kg; Indizes 1 Einlass, 2 realer Auslass, 2s isentroper Auslass
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Isentroper Wirkungsgrad des Verdichters | dimensionslos | |
| Spezifische Einlassenthalpie | J/kg | |
| Enthalpie des ideal isentropen Endzustands bei Austrittsdruck | J/kg | |
| Tatsächliche spezifische Auslassenthalpie | J/kg |
\eta_{is,c}=\frac{h_{2s}-h_1}{h_2-h_1}Für einen adiabatischen realen Verdichter ist die tatsächliche Arbeit typischerweise größer als die isentrope Mindestarbeit; deshalb liegt ηis,c im üblichen Fall unter eins. Zustand 2s muss mit gleicher Einlassentropie wie Zustand 1 und gleichem Austrittsdruck wie Zustand 2 bestimmt werden. Bei nicht vernachlässigbarer Wärmeübertragung oder abweichender Definition sind andere Wirkungsgradkennzahlen zu verwenden.
Für einen adiabatischen realen Verdichter ist die tatsächliche Arbeit typischerweise größer als die isentrope Mindestarbeit; deshalb liegt ηis,c im üblichen Fall unter eins. Zustand 2s muss mit gleicher Einlassentropie wie Zustand 1 und gleichem Austrittsdruck wie Zustand 2 bestimmt werden. Bei nicht vernachlässigbarer Wärmeübertragung oder abweichender Definition sind andere Wirkungsgradkennzahlen zu verwenden.
Der isentrope Verdichterwirkungsgrad vergleicht die ideale isentrope Enthalpiezunahme mit der tatsächlichen Enthalpiezunahme bei gleichem Austrittsdruck.
Grundgleichung für die Zielgröße
Bei Umstellungen Vorzeichen, Randbedingungen und Einheiten beibehalten.
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Isentroper Wirkungsgrad eines Verdichters“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Für h1=300 kJ/kg, h2s=340 kJ/kg und h2=350 kJ/kg ist ηis,c=40/50=0,80.
Eine verwandte Größe mit gleicher Symbolschreibweise einsetzen.
Nutze Variablendefinitionen und prüfe: η dimensionslos; h in J/kg; Indizes 1 Einlass, 2 realer Auslass, 2s isentroper Auslass.
Formelcluster
Der isentrope Verdichterwirkungsgrad vergleicht die ideale isentrope Enthalpiezunahme mit der tatsächlichen Enthalpiezunahme bei gleichem Austrittsdruck.
Für h1=300 kJ/kg, h2s=340 kJ/kg und h2=350 kJ/kg ist ηis,c=40/50=0,80.
Reale Verdichterleistung mit einer isentropen Referenz vergleichen.
Eine typische Aufgabe Schritt für Schritt: Isentroper Wirkungsgrad eines Verdichters (ηis,c = (h₂s−h₁)/(h₂−h₁)).
Aufgabe
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Isentroper Wirkungsgrad eines Verdichters“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Rechenweg
Für h1=300 kJ/kg, h2s=340 kJ/kg und h2=350 kJ/kg ist ηis,c=40/50=0,80.
h2s repräsentiert die ideale Mindestenthalpie am Austritt für eine isentrope Verdichtung auf denselben Enddruck. h2 ist der reale Endzustand. Ihr Verhältnis zur tatsächlichen Enthalpiezunahme beschreibt, welcher Anteil des idealen Mindestaufwands im realen Verdichter erscheint. Der Index s kennzeichnet den Referenzzustand, nicht eine zusätzliche Stufe. The isentropic outlet state is a reference at the actual outlet pressure and inlet entropy. Enthalpy differences must use a consistent property basis and units. The definition assumes compressor work input and an appropriate adiabatic comparison; it does not describe every polytropic or heat-leaking compressor convention.
Setze die Entropie des Einlasses s1 und den tatsächlichen Austrittsdruck p2 als Bedingungen des idealen Referenzzustands. Bestimme daraus h2s aus einem geeigneten Stoffwertmodell oder Diagramm. Bei idealem Gas mit konstantem cp lässt sich die isentrope Temperatur über Druckverhältnis und γ berechnen; reale Gase brauchen Stoffwertdaten. The isentropic outlet state is a reference at the actual outlet pressure and inlet entropy. Enthalpy differences must use a consistent property basis and units. The definition assumes compressor work input and an appropriate adiabatic comparison; it does not describe every polytropic or heat-leaking compressor convention.
Für einen gewöhnlichen adiabatischen Verdichter ist tatsächliche Arbeit mindestens so groß wie die ideale reversible Mindestarbeit, daher liegt ηis typischerweise zwischen null und eins. Ein größerer Wert weist oft auf falsche Zustandszuordnung, inkompatible Enthalpiebasis, Messfehler oder eine abweichende Definition hin. Prüfe zuerst Druck, Entropie und Bezugszustände. The isentropic outlet state is a reference at the actual outlet pressure and inlet entropy. Enthalpy differences must use a consistent property basis and units. The definition assumes compressor work input and an appropriate adiabatic comparison; it does not describe every polytropic or heat-leaking compressor convention.
Schreibe zuerst neben jeden Zahlenwert die Größe und Einheit aus der Variablenliste: η dimensionslos; h in J/kg; Indizes 1 Einlass, 2 realer Auslass, 2s isentroper Auslass. Setze erst ein, wenn die Werte in einem konsistenten Einheitensystem vorliegen, und notiere Vorzeichen oder Bezugsrichtung ausdrücklich. Das Beispiel Für h1=300 kJ/kg, h2s=340 kJ/kg und h2=350 kJ/kg ist ηis,c=40/50=0,80. bietet eine Rechenprobe: Endgröße, Einheit und Größenordnung müssen zur beschriebenen Situation passen. Runde erst nach den Zwischenrechnungen, damit kleine Beiträge nicht vorzeitig verschwinden. The isentropic outlet state is a reference at the actual outlet pressure and inlet entropy. Enthalpy differences must use a consistent property basis and units. The definition assumes compressor work input and an appropriate adiabatic comparison; it does not describe every polytropic or heat-leaking compressor convention.
Der Hintergrund nennt als Ausgangspunkt: Für einen adiabatischen realen Verdichter ist die tatsächliche Arbeit typischerweise größer als die isentrope Mindestarbeit; deshalb liegt ηis,c. Das begrenzt, wann das Ergebnis als Fachmodell gelten darf. Vergleiche deshalb die Randbedingungen der Aufgabe mit dieser Voraussetzung, bevor du Zahlen einsetzt; reale Bauteile, Stoffwerte oder Belastungen können zusätzliche Effekte einbringen. MIT OpenCourseWare, Unified Engineering Thermodynamics, compressor and Brayton-cycle analysis. belegt die verwendete Beziehung, ersetzt aber nicht die Prüfung, ob deine konkrete Situation innerhalb des Modells liegt. The isentropic outlet state is a reference at the actual outlet pressure and inlet entropy. Enthalpy differences must use a consistent property basis and units. The definition assumes compressor work input and an appropriate adiabatic comparison; it does not describe every polytropic or heat-leaking compressor convention.
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