maquinas termicas generadores energia mecànica

MÀQUINES TÈRMIQUESGENERADORES D’ENERGIA MECÀNICA

davidctecno

MT generadores d’ energia mecànica

• Reben calor d´una font d’ alta temperatura (energia solar, petroli, carbó,etc.)

•Transformen en treball una certa quantitat de el calor que reben (normalment en forma d’ un eix en rotació)

•Alliberen una certa quantitat de calor a una font de baixa temperatura ( a l’ aire, a un riu, al mar, etc.)

•Operen dins un cicle.

Característiques generals

MT generadores d’ energia mecànica

Tipus

Generadors d’ energia mecànica

1.De combustió externa Instal.lacions de vapor

Turbines de vapor

2.De combustió internaalternatives

D’encesa provocada

D’encesa per compressió

3.De combustió interna rotatives

Motor Wankel

Turbines de gas

1. Màquines tèrmiques de combustió externa

•És un tipus de màquina que transforma calor en energia mecànica mitjançant un procés de combustió que té lloc fora de la màquina.

•Els combustibles utilitzats (carbó,petroli,fuel,gas…) generen calor que es transfereix a un circuit tancat generalment d’ aigua per tal d’ obtenir energia de vapor d’ aigua a alta pressió i temperatura i extreure´n energia mecànica.

1. Màquines tèrmiques de combustió externa

1. Màquines tèrmiques de combustió externa

Instal.lacions de vapor

1. Màquines tèrmiques de combustió externa

T urbines de vapor : Turbines d’acció

El vapor procedent de la caldera passa per una sèrie de tubs (toveres) on s’ expansiona i adquereix gran velocitat per tal de fer moure les pales (àleps) d’ una roda o rodet que obliga a girar

1. Màquines tèrmiques de combustió externa

• Estan formades per una sèrie de rodets amb àleps a la perifèria , uns de fixos i altres de mòbils, col.locats alternativament amb diàmetres creixents.

• El vapor procedent de la caldera entra frontalment passant a través dels àleps dels rodets. Els rodets fixos fan de toveres i orienten el vapor cap els rodets mòbils.

T urbines de vapor : Turbines de reacció

1. Màquines tèrmiques de combustió externa

Diagrames PV i TS ( Cicle de Carnot)

1.Màquines tèrmiques de combustió externaMàquina tèrmica de Carnot

Cicle de Carnot (simulació)

2. Màquines tèrmiques de combustió interna

• És un tipus de màquina que obté energia mecànica directament de l’ energía química interna d’ un combustible que crema dins la màquina.

•Els combustibles utilitzats han de ser gasos o líquids vaporitzats per poder ser introduïts a l’ interior de la màquina amb facilitat .

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna

Alternatives

(sistema biela-maneta)

D’ encesa provocada o per guspira

Motor de quatre temps (4T)

Motor de dos temps (2T)

D’ encesa per compressió Motor Dièsel

Rotatives

(turbines)

Motor Wankel

Turbines Turbines de gas

Turbines de reacció

Turboreactors

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió internad’encesa provocada

Motor 4T (enllaç simulació)

1. Admissió2. Compressió3. Explosió4. Escapament

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió internad’encesa provocada

Motor 4T (il.lustració)

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió internad’encesa provocada

Motor 4T ( video: enllaç youtube)

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió internad’encesa provocada

Motor 2T (enllaç simulació)

1r temps :

AdmissióCompressió

2n temps :

Explosió Escapament

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió internad’encesa provocada

Motor 2T (il.lustració)

2. 1 Màquines tèrmiques de combustió internad’encesa provocada

Motor 2T ( enllaç youtube)

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internad’ encesa provocada

Avantatges del motor de 2T respecte motor 4T

•Efectua treball útil en cada volta del cigonyal, el de 4T cada dos voltes.

•Construcció més senzilla: no porta vàlvules

•Més lleuger

•Més econòmic

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internad’ encesa provocada

Inconvenients del motor de 2T respecte motor 4T

• Combustió poc efectiva, no s’ aprofita tot el combustibledegut a que la mescla amb l’oli no s’ arriba a cremar del tot.

•Rendiment menor. Per accionar màquines de poca potència (ciclomotors, serres mecàniques, etc…)

•Altament contaminant : l’ oli es crema continuament i genera molta més brutícia en l’ interior del cil.lindre.

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internad’ encesa provocada

Diagrama PV teòric ( Cicle d’ Otto) 4T

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internad’ encesa provocada

Cicle d’ Otto 4T (enllaç simulació)

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Dièsel

•Utilitzen gasoil com a combustible enlloc de gasolina

•Els cicles més freqüents són els de 4T, però també hi ha de 2T.

•Utilitza injectors de combustible enlloc de carburador i bujies per tal d’ introduïr el combustible atomitzat.

•L’ explosió no es produeix per una guspira sinó que té lloc espontàniament a causa de les condicions de pressió i temperatura a que sotmet el combustible dins la cambra de combustió.

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Dièsel (4T) (enllaç simulació)

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Dièsel (4T) (il.lustració)

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Dièsel (4T) ( video: enllaç youtube)

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Avantatges del motor Dièsel respecte motor 4T

•Major rendiment.

•Més robustos i voluminosos. Major vida útil.

•Consumeix menys combustible degut a que les temperatures de la combustió són inferiors i els combustibles són més econòmics.

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Inconvenients del motor Diésel respecte motor 4T

•Més pesats i més cars (costen més de fabricar).

•Velocitats assolides inferiors (triga més a cremar-se el combustible).

•Fan més soroll i provoquen més vibracions.

2. 2 Màquines tèrmiques de combustió internaPer compressió

Diagrama PV teòric: ( Cicle Dièsel)

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Motor Wankel

•El motor du un rotor amb forma de triangle equilàter amb els costats corbats cap en fora que gira excèntricament.

•Segueix les 4 fases del cicle de Otto un darrera de l’ altre amb una sola rotació de l’ eix motriu del motor.

•Durant un sol gir del rotor , es duen a terme tres admissions, tres compressions, tres explosions i tres escapaments.

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Motor Wankel (enllaç simulació)

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Motor Wankel (il.lustració)

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Motor Wankel (enllaç youtube)

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

•Es fan servir per propulsar aeronaus mitjançant motors de reacció.

•Les turbines de gas també s’utilitzen per produir energia elèctrica.

•El seu funcionament es basa en l’ energia cinètica d’ uns gasos que es generen en la combustió que passen a gran velocitat pels àleps d’ una turbina i l’ obliguen a girar.

Turbines de gas / Turboreactors

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Turbines de gas

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Turboreactors

2. 3 Màquines tèrmiques de combustió internarotatives

Turboreactors

2. 4 Característiques dels motors

Cilindrada:

Nombre de cilindres : nc

cct nVV

Volum cilindre : crVc 2

Relació de compressió:

min

min

V

VV

V

V c

mín

màx r

)Otto(2T,4T 107 r Diesel 2214 r

Vmin = Volum cambra combustióVmàx = Volum cambra combustió +Volum cilindre

[cm3]

[cm3]

2. 4 Característiques dels motors

Consum :

Potència

Parell motor

P

t

Vq

/P

vFt

WP

cP

Qq

Rendiment : consumida

útil

P

P

[W]

[N.m]

[l /h] [Kg/h]

[l] [Kg]