Varmekraftmaskin, maskin som omsetter termisk energi (varme) til mekanisk energi (arbeid). Varmekraftmaskiner kan deles inn i to hovedtyper: maskiner med ytre forbrenning (dampmotorer og dampturbiner) og maskiner med indre forbrenning (forbrenningsmotorer).

Den kjemisk bundne energien i fossile brensler (olje, gass, kull, brunkull, torv osv.) frigjøres ved forbrenning og overføres til et arbeidsmedium (vanndamp i dampkraftanlegg, luft eller røykgass i gassturbiner og forbrenningsmotorer). I kjernekraftverk benyttes energien som frigjøres ved fisjon av for eksempel uranisotopen 235U.

Kraftprosessens arbeidsmedium oppvarmes under prosessens høyeste trykk og ledes så til varmekraftmaskinen, trykket synker ved mediets strøm gjennom maskinen ned til prosessens laveste trykk, arbeidsmediets temperatur synker samtidig, og en del av dets termiske energiinnhold, eksergi, omsettes i arbeid. Resten av mediets termiske energiinnhold, anergi (energi i dampturbiners avdamp og forbrenningsmotorers eksos osv.) må ledes vekk fra kraftfremstillingsprosessen, enten ved kjølevann eller til atmosfæren, og går da tapt.

Ved såkalt mottrykksdrift ( se mottrykksturbin)kan «avfallsvarmen» i dampturbiners eksos brukes for varmeforbrukende produksjonsprosesser eller oppvarmingsformål. Slike kombinasjoner gir en bedre energiutnyttelse, de benyttes f.eks. i cellulose- og papirindustri, kjemisk industri. I den senere tid benytter man også gassturbiners eksos for oppvarmingsformål eller luftkjøling, sistnevnte ved hjelp av absorpsjonskuldeanlegg (se kuldeanlegg).

Varmekraftmaskinens funksjon er basert på termodynamikkens hovedlover, se termodynamikk. Ifølge annen hovedsetning vil omsetting av termisk energi til arbeid alltid måtte kreve et energitap (i form av anergi). Dette tapet vil prosentvis reduseres ved økt maksimumstemperatur i prosessen Tmax (målt i kelvin, K) og redusert minimumstemperatur Tmin (K). Den maksimale termiske virkningsgrad som kan oppnås for en slik prosess, den såkalte Carnot-virkningsgrad (se Carnots kretsprosess):

\(\begin{equation} \eta_{c}=1-\frac{T_{\min}}{T_{\max}}\end{equation}\)

En økt termisk virkningsgrad betyr reduksjon av brenselforbruket. Dette forklarer hvorfor man i moderne dampkraftstasjoner stadig arbeider med økte friskdamptemperaturer og -trykk; lignende bestrebelser ser man også i forbrenningsmotor- og gassturbinbyggingen. Den termiske virkningsgraden inneholder ikke varmekraftmaskinens indre tap (strømningstap, friksjon osv.), heller ikke dens mekaniske tap (lagerfriksjon osv.).

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

7. oktober 2014 skrev Knut Hofstad

Formelen for Carnotvirkningsgraden er malplassert og bør flyttes til etter nest siste avsnitt.

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.