5 Verkningsgrad

Vår värld blir mer och mer medveten om energieffektivitet. Här kommer en liten jämförelse:

Ångmaskin, enkel 7-10%
Ångmaskin, compund 10-20%
Bilmotor, bensin 30%
Bilmotor, turbodiesel 40%
Värmekraftverk 90-100%
Elmotor 80-95%
Glödlampa 5% ljus 95% värme
LED-lampa 35% ljus 65% värme

Det är ju klart att man inte använder en ångmaskin på grund av verkningsgraden. Historiskt var det helt andra skäl. Inte minst att det var det som fanns tillgängligt. En ångpanna är dessutom mindre känslig för vad den eldas med. Ved t ex har man i våra trakter alltid haft god tillgång till ved. Kol fick importeras. Därför är det inte konstigt att en hel del ångbåtar eldades med ved. Många framsteg gjordes under andra hälften av 1800-talet för att öka verkningsgraden hos ångmaskinen. Nya typer togs fram, den kanske viktigaste var kompoundmaskinen som nästan fördubblade verkningsgraden. Genom att låta ångan passera genom flera cylindrar kunde man tillgodogöra sig mer av värmeenergin i ångan. För varje cylinder som ångan passerar genom får man ut rörelseenergi. När ångan avger energi sjunker trycket och ångans volym ökar. Det är därför den första cylindern i en kompoundmaskin har liten diameter. Trycket är då högt och man får ut mycket energi trots att den verkar på en liten yta. I nästa cylinder har man ökat diametern för att kompensera att trycket sjönk och ångvolymen ökade i den första cylindern. Man kan teoretiskt fortsätta att koppla många cylindrar efter varandra, men trycket sjunker snabbt och man får ut mycket lite rörelseenergi efter ett tag. Vanligtvis har man två eller tre cylindrar. För att öka verkningsgraden ytterligare har man en kondensor efter sista cylindern. Kondensorn berördes ovan. Det fina med en kondensor i samband med en kompoundmaskin är att när ångan kondenseras minskar volymen drastiskt och ett tryck lägre än atmosfären bildas, d v s vakuum. Eftersom kondensorn är hopkopplad med ångmaskinens sista cylinder kommer det totala trycket över den cylindern att öka och man kan tillgodogöra sig ytterligare energi i ångan.