Verständnisprobleme beim Wirkungsgrad des Stirling-Prozesses

max_doering · Anmeldungsdatum: 13.03.2011 Beiträge: 50

Hallo,
ich habe eine kleines Verständnisproblem beim Herleiten für die Gleichung des Wirkungsgrades beim Stirling-Kreisprozess:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/d/df/Stirling-Prozess_3.PNG

1->2: Dem System wird Wärme zugeführt welche vollständig in Arbeit umgesetzt wird:

2->3: Das System kühlt sich ab und gibt dabei Wärme ab:

3->4: Das System verrichtet Arbeit und gibt dabei Wärme ab:

4->1: Dem System wird Wärme zugeführt, seine Temperatur steigt:

Nun ergibt sich der Wirkungsgrad aus dem Quotienten des Betrags der verrichteten Arbeit und der zugeführten Wärme:

Meiner Ansicht nach müsste sich der Wirkungsgrad also wie folgt ergeben:

Ich weiß, dass Q23 in der Bilanz nicht berücksichtigt werden darf, nur verschließt sich mir warum!

Wäre für eine Erklärung sehr dankbar!

MfG.
M.Döring

Systemdynamiker · Anmeldungsdatum: 22.10.2008 Beiträge: 594 Wohnort: Flurlingen

Der Stirling-Kreisprozess weist wie der Carnot-Kreisprozess zwei isotherme Teilprozesse auf. In diesen beiden Teilprozessen wird Energie und Entropie mit je einem Wärmebad ausgetauscht, d.h. diese beiden Prozesse sind für den Wirkungsgrad verantwortlich.

Die beiden Teilprozesse, welche die Temperatur des Arbeitsgases ändern, müssen nun reversibel und ohne externen Wärmeaustausch geführt werden. In diesem Punkt unterscheiden sich die beiden Kreisprozesse:

Carnot: isentropie Kompresion oder Expansion (Entropie bleibt im Gas)

Stirling: isochores Heizen oder Kühlen (Entropie wird zwischengespeichert)

Der Stirling-Prozess ist nur reversibel, wenn die Entropie auf der jeweiligen Temperatur zwischengespeichert wird. Und das besorgt bei einer realen Stirling-Maschine der Regenerator

Animation: http://www.youtube.com/watch?v=dv1eH1ctfUw