Der Joule-Prozess ist ein Thermodynamischer Kreisprozess. Dieser Joule-Prozess bietet einen Vergleichsprozess für in Gasturbinen auftretende Zustandsänderungen. Er gliedert sich in vier Arbeitstakte:

• eine isentrope Kompression (1 - 2) mit konstanter spezifischer Entropie s,
• eine isobare Wärmezufuhr (2 - 3) bei konstantem Druck p,
• eine isentrope Expansion (3 - 4),
• und eine isobare Wärmeabfuhr (4 - 1) bei abnehmendem spezifischen Volumen v.

Joule-Prozess im p,v-Diagramm

Die vom Linienzug (1 - 2 - 3 - 4) umschlossene Fläche entspricht der spezifischen Prozessarbeit.

Der reale Gasturbinenprozess unterscheidet sich durch die Irreversibilität der technischen Zustandsänderungen (1-2, 3-4) vom theoretischen Joule-Prozess. Darüber hinaus treten Druckverluste in der Brennkammer (2-3) (bzw. dem Wärmeübertrager im geschlossenen Gasturbinenprozess) sowie im Abwärmeübertrager (4-1) auf. Die Druckänderung durch die Wärmeverluste in der Brennkammer können heutzutage durch geeignete Maßnahmen (hochtemperaturfeste Keramik) minimiert werden, während der Druckverlust im Wärmeübertrager (4-1) nur bedingt reduzierbar ist. Die genannten Unterschiede sind anschaulich im T-s-Diagramm darstellbar (T-Temperatur, s-spezifische Entropie).

Vergleich zwischen realem und idealem Gasturbinen-Prozess im T,s-Diagramm

Die technischen Arbeiten für den Verdichter und die Turbine werden im h,s-Diagramm veranschaulicht (h-spezifische Enthalpie, s-spezifische Entropie).

Vergleich zwischen realem und idealem Gasturbinen-Prozess im h,s-Diagramm

Thermodynamik