Varmetransport

For å få en bilmotor til å gå best mulig er det viktig å ha akkurat riktig temperatur på drivstoffet, innsugingslufta, sylinderen og smøreoljen. Vi må tilføre eller fjerne energi i de ulike delene av motoren for å få riktig temperatur. I prosessindustrien gjøres dette mange steder i prosessen.

BMW-motor M49. Foto. — BMW-motor M49. Bilde: Buschtrommler / CC BY-SA 4.0

Det er et par prinsipper vi må kjenne til for å få en oversikt over hvordan varmetransport foregår. Aller først må vi ha en definisjon av hva varme er.

Temperatur og avkjøling

Varme er transport av energi på grunn av temperaturforskjeller.

For å forstå at energi transporteres inn til eller ut av prosessen, er det viktig å vite at varme bare kan gå fra et varmt sted til et kaldt sted. For at kjølevannet i en bilmotor skal kunne fjerne varme fra forbrenningsprosessen i motoren, må altså temperaturen i vannet være lavere enn temperaturen i sylinderen.

Utregning av varmemengd

Enheten for varme er joule (J) eller wattsekund (Ws). Vi kan regne ut varmemengden Q inn til eller ut av et stoff med denne formelen:

Q = c_p · m · (t₂ - t₁)

Symbolet c_p står for varmekapasitet, og for vann er den 4,19 kJ/kg⋅K. Symbolet m er massen målt i kg, og (t₂ - t₁) er temperaturen før og etter oppvarmingen eller avkjølingen. Formelen gjelder ikke dersom det foregår noen faseoverganger (for eksempel at vann går over til damp).

Nå kan vi for eksempel regne ut hvor mye varme som skal til for å øke temperaturen i 1 kg vann fra 10 °C til 20 °C:

Q = 4,19 · 1 · (20 - 10) = 41,9 kJ