Was ist ein Wärmemotor?

Eine Wärmemaschine ist ein Gerät, das zum Umwandeln von Wärmeenergie oder Wärme in mechanische Arbeiten verwendet wird.Dies geschieht, wenn die Hitze, die von einer heißen Quelle stammt, durch den Motor selbst und in eine kalte Spüle geht.Die kalte Spüle ist der Teiltemperaturteil eines thermodynamischen Zyklus, wie die Kondenseinheit, die in Rankine oder Dampfzyklus gefunden wurde.Es gibt viele verschiedene Arten von Wärmemotoren, von denen jeder seinen eigenen spezifischen Zyklus hat.Einige Beispiele für Wärmemotoren umfassen Dampf- und Verbrennungsmotoren sowie Stirling -Motoren und Gasturbinen.Dies liegt hauptsächlich daran, dass Wärmemotoren häufig durch ihre spezifischen thermodynamischen Zyklen klassifiziert werden.Das Gerät selbst, das thermische Energie in die Arbeit umwandelt, ist als Motor bezeichnet, während das auf den Motor angewendete thermodynamische Modell der Zyklus ist.Aus diesem Grund werden Dampfmaschinen nicht als Rankine -Motoren bezeichnet.Je höher die Temperaturdifferenz zwischen der heißen Quelle und der kalten Senke innerhalb des Zyklus, desto effizienter ist der Motor.Beispielsweise erfordert ein effizienter Dampfmotor sowohl eine Hochtemperatur-Wärmequelle als auch eine kalte Senke mit niedriger Temperatur.Im Rankine-Zyklus nutzt ein Kessel einen Hochtemperaturbrenner, um Wasser in den Dampf umzuwandeln.Dieser Dampf geht durch den Motor und wird dann durch einen Kondensator mit niedriger Temperatur wieder in Wasser kondensiert.

Je kälter der Kondensator ist, desto mehr Dampf wird wieder in Wasser kondensiert.Dies liegt daran, dass Kondensatoren vorbereitet sind, um den vom Kessel durchgeführten Sättigungsprozess effektiv umzukehren.Dies wird dazu beitragen, höhere Kondensraten zu erreichen.Je höher die Rate ist, desto mehr Wasser wird zurückgegeben.Dies hilft, die Gesamteffizienz des Dampfzyklus zu erhöhen.

Während die Effizienz des Wärmemotors durch einen großen Unterschied in den Temperaturen zwischen der heißen Quelle und der kalten Senken stark optimiert werden kann, ist er immer noch begrenzt.Dies liegt daran, dass die Temperatur der kalten Spüle von der umgebenden Temperatur abhängt, die in einigen Situationen nicht auf ideale Bedingungen abgekühlt werden kann.Aus diesem Grund ist die Effizienz eines Wärmemotors auf die Temperaturgrenzen der kalten Spüle begrenzt.Eine häufige Lösung hierfür besteht darin, die Temperatur der heißen Quelle zu erhöhen.Dies ist jedoch auch auf einen Mangel an Materialfestigkeit unter hohen Temperaturen beschränkt.

Effizienz des Wärmemotors variiert je nach spezifischem Motor und Zyklus.Die thermische Effizienz reicht zwischen 3%und rund 70%, wobei Automotoren eine thermische Effizienz von etwa 25%erreichen.Die effizienteren Wärmemotoren finden sich in großen Kraftwerken, bei denen sowohl Gas- als auch Dampfturbinen zur Erzeugung von Strom verwendet werden.