Unter dem historischen Begriff Wärmekraftmaschinen fasst man die Maschinen und Anlagen zusammen, bei denen vor allem die Gesetze der Wärmelehre genutzt werden. Zu den Wärmekraftmaschinen gehören
- die historisch bedeutsame Dampfmaschine,
- die in Kraftwerken genutzten Dampfturbinen und Gasturbinen,
- die verschiedenen Arten von Motoren (Ottomotor, Dieselmotor, Wankelmotor, Heißluftmotor),
- die in Flugzeugen genutzten Turboproptriebwerke und Strahltriebwerke,
- Kühlschränke und Wärmepumpen.
Aufbau und Wirkungsweise
Aufbau und Wirkungsweise der einzelnen
Wärmekraftmaschinen sind unterschiedlich. Die Beschreibung des Aufbaus
ist deshalb bei jeder einzelnen der genannten Wärmekraftmaschinen
gegeben. Entsprechendes gilt für die Wirkungsweise der einzelnen
Maschinen und Anlagen.
Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen
Allgemein versteht man unter dem Wirkungsgrad
das Verhältnis der zugeführten Energie zu der nutzbaren Energie
bzw. der aufgewendeten Arbeit zur verrichteten Arbeit. Der Wirkungsgrad
ist immer kleiner als 1 bzw. als 100 %.
Bei Wärmekraftmaschinen wird zumeist Energie in Form von Wärme,
manchmal auch elektrische Energie, zugeführt und mechanische Arbeit
verrichtet. Deshalb kann man für Wärmekraftmaschinen festlegen:
Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine gibt an, welcher Anteil der zugeführten Wärme als mechanische Arbeit genutzt werden kann.
In der nachfolgenden Übersicht sind die Wirkungsgrade für einige Wärmekraftmaschinen im Überblick angegeben. Dabei ist zu beachten, dass die angegebenen Werte Durchschnittswerte sind und die Techniker bemüht sind, die Wirkungsgrade ständig zu verbessern.
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Gerät oder Anlage
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Wirkungsgrad in Prozent
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| Erste Dampfmaschinen Dampflokomotiven Wankelmotor Ottomotor Gasturbine Dieselmotor Dampfturbine |
3 % 10 % bis 20 % bis 35 % (bei PKW ca. 20 %) bis 40 % bis 40 % bis 45 % |