Hva er en varmemotor?

En varmemotor er en enhet som brukes til å konvertere termisk energi, eller varme, til mekanisk arbeid.Dette gjøres når varme, som stammer fra en varm kilde, går gjennom selve motoren og inn i en kald vask.Den kalde vasken er den lavere temperaturdelen av en termodynamisk syklus, for eksempel kondenseringsenheten som finnes i Rankine, eller damp, syklus.Det er mange forskjellige typer varmemotorer, som hver har sin egen spesifikke syklus.Noen eksempler på varmemotorer vil omfatte damp- og forbrenningsmotorer, sammen med Stirling -motorer og gassturbiner.

Vanligvis vil en varmemotor forveksles med den termodynamiske syklusen som finner sted i selve motoren.Dette er hovedsakelig fordi varmemotorer ofte klassifiseres av deres spesifikke termodynamiske sykluser.Selve enheten som konverterer termisk energi til å fungere er kjent som motoren, mens den termodynamiske modellen som brukes på motoren er syklusen.På grunn av dette blir ikke dampmotorer referert til som Rankine -motorer.

En effektiv varmemotor vil prøve å etterligne dens respektive syklus så vel som mulig.Jo høyere temperaturforskjell mellom den varme kilden og den kalde vasken i syklusen, jo mer effektiv er motoren.For eksempel krever en effektiv dampmotor både en varmekilde med høy temperatur og en kald vask med lav temperatur.I Rankine-syklusen benytter en kjele en brenner med høy temperatur for å omdanne vann til dampen.Denne dampen går gjennom motoren og kondenseres deretter tilbake i vann gjennom en kondensator med lav temperatur.

Jo kaldere kondensatoren er, jo mer damp vil bli kondensert tilbake i vann.Dette er fordi kondensatorer er laget for å reversere metningsprosessen effektivt utført av kjelen.Å gjøre det vil bidra til å oppnå høyere kondenseringshastigheter;Jo høyere hastigheten er, jo mer vil vann bli returnert.Dette bidrar til å øke den generelle effektiviteten til dampsyklusen.

Mens varmemotoreffektiviteten kan være sterkt optimalisert gjennom en stor forskjell i temperaturer mellom den varme kilden og den kalde vasken, er den fremdeles begrenset.Dette er fordi temperaturen på den kalde vasken er avhengig av temperaturen som omgir den, som i noen situasjoner ikke kan avkjøles til ideelle forhold.På grunn av dette er effektiviteten til en varmemotor begrenset til temperaturgrensene for den kalde vasken.En vanlig løsning på dette er å øke temperaturen på den varme kilden;Likevel er til og med dette begrenset til mangel på materialstyrke under høye temperaturer.

Varmemotoreffektiviteten varierer avhengig av den spesifikke motoren og syklusen.Termisk effektivitet varierer fra 3%til rundt 70%, med bilmotorer som oppnår en termisk effektivitet et sted rundt 25%.De mer effektive varmemotorene finnes i store kraftverk, der både gass- og dampturbiner brukes til å generere strøm.