Home

Wärmekraftmaschinen

Wärmekraftmaschinen wandeln thermische Energie in mechanische Arbeit um. Dabei dient eine Arbeitsmasse als Medium, das Wärme von einer Quelle aufnimmt und durch Expansion oder Kompression Arbeit verrichtet, während überschüssige Wärme an eine Umgebung abgeführt wird. Sie finden Anwendung in der Stromerzeugung, im Transportwesen und in industriellen Prozessen.

Grundsätzlich unterscheidet man externe und interne Wärmekraftmaschinen. Bei externen Maschinen, wie Dampfmaschinen oder Stirling- und Ericsson-Maschinen,

Viele Wärmekraftmaschinen arbeiten nach thermodynamischen Zyklen. Das Carnot-Modell beschreibt eine ideale Grenze der maximalen Effizienz. In

Die Effizienz einer Wärmekraftmaschine wird durch die thermische Effizienz beschrieben, die Wurzel aus dem Verhältnis von

Historisch dominieren Dampfmaschinen der frühen Industrialisierung sowie der Siegeszug von Verbrennungsmotoren und Gasturbinen im 20. Jahrhundert.

erfolgt
die
Verbrennung
außerhalb
des
Arbeitsraums;
der
Arbeitsstoff
wird
durch
Wärme
von
außen
bewegt.
Bei
internen
Maschinen,
wie
Ottomotor,
Dieselmotor
oder
Brayton-Turbine,
erfolgt
die
Verbrennung
im
Arbeitsraum
selbst.
der
Praxis
kommen
Rankine-
(Dampf),
Brayton-
(Gasturbinen)
sowie
Otto-
bzw.
Dieselzyklen
zum
Einsatz.
Reale
Prozesse
weisen
irreversibilitäten
auf,
sodass
die
Effizienz
unterhalb
der
Carnot-Grenze
liegt.
nützlicher
Arbeit
zur
zugeführten
Wärme
ist.
Sie
steigt
mit
größeren
Temperaturdifferenzen
zwischen
Wärmequelle
und
-senke,
sinkt
aber
durch
Wärmeverluste,
Reibung
und
unvermeidliche
Verbrennungseffekte.
Typische
Werte
reichen
je
nach
Typ
von
einigen
Dutzend
Prozent
bis
über
60
Prozent
in
modernen
kombinierten
Kraftwerkssystemen.
Heute
spielen
Wärmekraftmaschinen
eine
zentrale
Rolle
in
Fahrzeugtechnik,
Stromversorgung
und
Industrieanwendungen,
wobei
Effizienzsteigerung
und
Emissionsreduktion
zentrale
Forschungsfelder
sind.