Die Funktion von Wärmekraftmaschinen besteht darin, Wärmeenergie in nutzbare mechanische Arbeit umzuwandeln. Das Arbeitsmedium in solchen Anlagen ist Gas. Es drückt mit Kraft auf die Turbinenschaufeln oder auf den Kolben und setzt diese in Bewegung. Die einfachsten Beispiele für Wärmekraftmaschinen sind Dampfmaschinen und Vergaser- und Dieselbrennkraftmaschinen.
Anleitung
Schritt 1
Hubkolben-Wärmekraftmaschinen haben einen oder mehrere Zylinder mit einem Kolben im Inneren. Die Expansion des Heißgases erfolgt im Volumen des Zylinders. In diesem Fall bewegt sich der Kolben unter Gaseinfluss und verrichtet mechanische Arbeit. Eine solche Wärmekraftmaschine wandelt die Hin- und Herbewegung des Kolbensystems in eine Rotation der Welle um. Dazu ist der Motor mit einem Kurbeltrieb ausgestattet.
Schritt 2
Wärmekraftmaschinen mit externer Verbrennung umfassen Dampfmaschinen, bei denen das Arbeitsfluid zum Zeitpunkt der Kraftstoffverbrennung außerhalb des Motors erhitzt wird. Erwärmtes Gas oder Dampf unter hohem Druck und hoher Temperatur wird in den Zylinder geleitet. In diesem Fall bewegt sich der Kolben und das Gas wird allmählich abgekühlt, wonach der Druck im System fast dem Atmosphärendruck entspricht.
Schritt 3
Das verbrauchte Gas wird aus dem Zylinder entnommen, in den sofort die nächste Portion eingespeist wird. Um den Kolben in seine Ausgangsposition zurückzubringen, werden Schwungräder verwendet, die an der Kurbelwelle befestigt sind. Diese Wärmekraftmaschinen können einfach oder doppelt wirken. Bei Motoren mit doppelter Wirkung gibt es zwei Arbeitshubstufen des Kolbens pro Wellenumdrehung, bei einfach wirkenden Anlagen macht der Kolben gleichzeitig einen Hub.
Schritt 4
Der Unterschied zwischen Verbrennungsmotoren und den oben beschriebenen Systemen besteht darin, dass hier Heißgas durch Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches direkt im Zylinder und nicht außerhalb davon gewonnen wird. Die Zufuhr der nächsten Kraftstoffportion und die Abfuhr der Abgase erfolgt über ein Ventilsystem. Sie ermöglichen es Ihnen, Kraftstoff in einer streng begrenzten Menge und zum richtigen Zeitpunkt bereitzustellen.
Schritt 5
Die Wärmequelle in Verbrennungsmotoren ist die chemische Energie des Kraftstoffgemisches. Diese Art von Wärmekraftmaschine benötigt keinen externen Boiler oder Heizung. Als Arbeitsflüssigkeit dienen hier verschiedene brennbare Stoffe, von denen Benzin oder Diesel die gängigsten sind. Zu den Nachteilen von Verbrennungsmotoren gehört ihre hohe Empfindlichkeit gegenüber der Qualität des Kraftstoffgemisches.
Schritt 6
Verbrennungsmotoren können in Zwei- und Viertaktbauweise ausgeführt sein. Geräte des ersten Typs sind einfacher aufgebaut und nicht so massiv, benötigen aber bei gleicher Leistung deutlich mehr Kraftstoff als Viertakter. Motoren, die mit zwei Takten arbeiten, werden am häufigsten in kleinen Motorrädern oder Rasenmähern verwendet. Ernstere Maschinen sind mit Viertakt-Wärmekraftmaschinen ausgestattet.
