Vad är en värmemotor?

En värmemotor är en anordning som används för att konvertera värmeenergi eller värme till mekaniskt arbete.Detta görs när värme, härstammar från en het källa, går igenom själva motorn och i en kall diskbänk.Den kalla handfat är den lägre temperaturdelen av en termodynamisk cykel, såsom kondenseringsenheten som finns i Rankine, eller ånga, cykel.Det finns många olika typer av värmemotorer, som var och en har sin egen specifika cykel.Några exempel på värmemotorer skulle inkludera ång- och förbränningsmotorer, tillsammans med stirlingmotorer och gasturbiner.

Vanligtvis kommer en värmemotor att förväxlas med den termodynamiska cykeln som äger rum i själva motorn.Detta beror främst på att värmemotorer ofta klassificeras av deras specifika termodynamiska cykler.Enheten själv som konverterar termisk energi till arbete kallas motorn, medan den termodynamiska modellen som appliceras på motorn är cykeln.På grund av detta kallas ångmotorer inte rankinmotorer.

En effektiv värmemotor kommer att försöka efterlikna dess respektive cykel såväl som möjligt.Ju högre temperaturskillnaden mellan den heta källan och den kalla handfat inom cykeln, desto effektivare är motorn.Till exempel kräver en effektiv ångmotor både en högtemperaturvärmekälla och en låg temperatur kall handfat.I Rankine-cykeln använder en panna en högtemperaturbrännare för att omvandla vatten till ångan.Denna ånga går genom motorn och kondenseras sedan tillbaka till vatten genom en lågtemperaturkondensor.

Ju kallare kondensorn är, desto mer ånga kondenseras tillbaka till vatten.Detta beror på att kondensatorer görs för att effektivt vända mättnadsprocessen som utförs av pannan.Om du gör det hjälper du till att uppnå högre kondenseringsgrader;Ju högre hastighet är, desto mer vatten kommer att returneras.Detta hjälper till att öka den totala effektiviteten i ångcykeln.

Medan värmemotorens effektivitet kan optimeras mycket genom en stor skillnad i temperaturer mellan den heta källan och kall diskbänken, är den fortfarande begränsad.Detta beror på att temperaturen på den kalla handfat är beroende av temperaturen kring den, som i vissa situationer inte kan kylas till idealiska förhållanden.På grund av detta är effektiviteten hos en värmemotor begränsad till temperaturgränserna för den kalla diskbänken.En vanlig lösning på detta är att öka temperaturen på den heta källan;Även detta är begränsat till bristen på materialstyrka under höga temperaturer.

Effektivitet för värmemotor varierar beroende på den specifika motorn och cykeln.Termisk effektivitet sträcker sig från 3%till cirka 70%, med bilmotorer som uppnår en termisk effektivitet någonstans cirka 25%.De effektivare värmemotorerna finns i stora kraftverk, där både gas- och ångturbiner används för att generera el.