Wat is een verbrandingskamer?
Een verbrandingskamer is het gebied in een motor waar brandstof wordt verbrand. In een verbrandingsmotor wordt brandstof verbrand in de ruimte direct bovenop zijn zuigers. Interne verbrandingsmotoren worden veel gebruikt in kleine, mobiele voertuigen. In de externe verbrandingsmotor wordt brandstof verbrand in een ruimte die fysiek gescheiden is van de wanden van zijn cilinders. Externe verbrandingsmotoren werden in de 19e eeuw op grote schaal gebruikt om grote stoomschepen en treinen van stroom te voorzien.
De verbrandingskamer van een verbrandingsmotor wordt gedeeltelijk begrensd door het oppervlak van een zuiger. Wanneer brandstof in deze verbrandingskamer wordt ontstoken, kunnen hete gassen rechtstreeks op de zuiger inwerken om deze naar beneden te duwen. Omdat de druk van het gas hoog is, zet deze snel uit om de zuiger te volgen en erop te blijven drukken. Tegen de tijd dat de gasdruk weer laag is, heeft het gas de zuiger naar zijn onderste positie geduwd. Een krukas verbonden met de zuigers zal draaien als de zuigers oscilleren.
Een wijdverbreide toepassing van de verbrandingsmotor is vermogen voor mobiele voertuigen, zoals auto's, boten en propellervliegtuigen. De warmte in een interne verbrandingskamer wordt in de motor zelf gecreëerd, zodat deze snel op motorzuigers kan reageren. Door deze relatieve efficiëntie kunnen interne verbrandingsmotoren kleiner en lichter zijn dan hun tegenhangers met externe verbranding. Om deze reden worden verbrandingsmotoren op grote schaal gebruikt voor mobiele toepassingen met relatief lage vermogensbehoeften.
De stoommachine is daarentegen een externe verbrandingsmotor. Dit betekent dat de verbrandingskamer zich buiten de cilinders bevindt. Externe verbrandingsmotoren vereisen warmteoverdracht door de massieve wanden van de motor. Warmteoverdracht door een stationair vast object wordt geleiding genoemd. Geleiding kan een langzaam proces zijn wanneer de temperatuurverschillen klein zijn, dus stoommachines gebruiken meestal grote verbrandingskamers die veel warmte produceren.
In de stoommachine wordt kolen verbrand in een verbrandingskamer die bekend staat als een vuurhaard om warmte te produceren. De warmte stroomt door de wanden van een andere bak vol water, een ketel genaamd. Wanneer het water kookt, wordt hogedrukstoom tijdelijk in een of meer cilinders geleid om op een zuiger in te werken. De lineaire beweging van de zuiger wordt omgezet in de cirkelvormige beweging van een krukas om de motor aan te drijven.
Zowel interne als externe verbrandingsmotoren zijn vormen van de vergeldende motor. Deze motoren zetten uiteindelijk chemische energie om in mechanisch werk, waarbij warmte de tussenliggende vorm van energie is. Zelfs onder ideale omstandigheden kunnen ze niet 100% van de opgeslagen chemische energie omzetten in mechanisch werk, omdat er altijd wat warmte uit het systeem ontsnapt.