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Wirkungsgrad einer Dampfmaschine einfach erklärt

In der heutigen Zeit werden Dampfmaschinen so gut wie gar nicht mehr eingesetzt. Das liegt daran, dass sie nur einen sehr niedrigen Wirkungsgrad haben.

Dampfmaschinen erreichen nur einen geringen Wirkungsgrad.
Dampfmaschinen erreichen nur einen geringen Wirkungsgrad. © Karl-Heinz_Laube / Pixelio

Mit der Erfindung der Dampfmaschine begann einst das Industriezeitalter. Mit ihr konnten Arbeiten sehr viel leichter und effizienter ausgeführt werden. Im Laufe der Zeit wurde sie dann aber von Verbrennungsmotoren abgelöst, da diese einen sehr viel höheren Wirkungsgrad haben.

Eine Dampfmaschine verbraucht viel Energie

  • Unter dem Wirkungsgrad müssen Sie sich die Differenz zwischen der zugeführten Energie und der abgegebenen Leistung einer Maschine vorstellen. Im Falle einer Dampfmaschine wären dies also der Energiegehalt des Brennstoffs und die tatsächlich erbrachte Leistung an den Antriebsrädern.
  • Sie wissen sicherlich, dass Dampfmaschinen mit Steinkohlen geheizt wurden. Von allen festen Brennstoffen ist in der Steinkohle am meisten Energie enthalten.
  • Bei der Verbrennung entsteht eine sehr heiße Luft, mit der das Wasser im Kessel auf eine Temperatur von ungefähr 350 Grad Celsius erwärmt wird.
  • In einem Kondensator wird die erwärmte Luft wieder abgekühlt. Die dabei frei werdende Energie wird über Kolben in mechanische Energie umgewandelt.
  • Es ist sehr viel Energie erforderlich, um das Wasser in den großen Behältern zu erwärmen. Außerdem geben die Behälter reichlich Wärmeenergie wieder nach außen hin ab.
  • Durch die Reibungsverluste an den Kolben wird zusätzlich Energie vernichtet. Das bedeutet, es kommt nur ein geringer Anteil der Energie aus der Steinkohle tatsächlich am Antriebsrad der Maschine an.

Bei Wärmekraftmaschinen ist mit folgendem Wirkungsgrad zu rechnen

  • Der Wirkungsgrad ist bei Dampfmaschinen, die auch als Wärmekraftmaschinen bezeichnet werden, sehr gering.
  • Durch das lange Aufheizen des Wassers und der Reibungsverluste der mitunter sehr großen Kolben kommen von der Energie aus der Steinkohle maximal 16 % am Antriebsrad oder den Antriebsrädern der Maschine an.
  • Aus diesem Grund werden Dampfmaschinen heutzutage auch nicht mehr eingesetzt. Im Vergleich dazu haben Dieselmotoren einen Wirkungsgrad von 40 %. Elektromotoren kommen sogar auf bis zu 90 %.

Der Wirkungsgrad der Dampfmaschinen war zwar nicht besonders hoch, aber ohne sie hätte es seinerzeit keinen technischen Fortschritt gegeben.

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