Màquines tèrmiques
-
Upload
tsolertecno -
Category
Documents
-
view
393 -
download
2
Transcript of Màquines tèrmiques
Tema 6Màquines tèrmiques
CAS
Toni Soler – Dept. Tecnologia
Tema 6. Màquines tèrmiques
Índex
1. Principis bàsics de Termodinàmica
2. Màquines tèrmiques i segon principi de la Termodinàmica
3. Màquines generadores – Motors
3.1 Màquines de combustió externa
3.2. Màquines tèrmiques d’encesa provocada (4T, 2T, Dièsel)
3.3. Turbines de gas
4. Màquines consumidores d’energia mecànica (Frigorífiques)
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica
Màquines de vapor
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica
Màquines de vapor
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica
2 tipus
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica
Màquines tèrmiques d’encesa provocada. Motors
Motors d’encesa per guspira (4T) – Motors Otto
Motors de 2T
Motors d’encesa per compressió o Dièsel
Sistemes de millora de potència i rendiment
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica
Motors d’encesa per guspira (4T) – Motors Otto
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Temps d’Admissió
Comença quan comença a baixar respecte al PMS
S’obren les vàlvules d’admissió (actualment 2 o, fins i tot, 3 vàlvules)
L’aire filtrat entra per la depressió creada
Per assegurar una bona emplenada d’aire, les vàlvules es tanquen una mica després d’arribar al PMI
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Temps de compressió
Comença quan es tanca la vàlvula d’admissió. Un poc més amunt del PMI
Les vàlvules romanen tancades durant tot el temps per assegurar la compressió
El final del temps correspon a una mica abans de que arribi al PMS.
Aquesta compressió és més forta en els motors Dièsel
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Temps d’explosió
Un poc abans del PMS
Uns injectors electrònics injecten el combustible
Es produeix una mica abans d’arribar al PMS ja que l’explosió no és instantània.
Aquesta compressió és més forta en els motors Dièsel
L’explosió és provocada per una guspira produïda en la bugia
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Temps de explosió
-Injecció directa: Directament a la cambra de combustió
Injecció electrònica
-Injecció indirecta: El combustible s’injecta al conducte d’admissió
Als motors Dièsel, aquesta injecció es fa a un precambrasituada a la culata
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Temps de explosió
Injecció electrònica
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Temps d’escapament
S’obren les vàlvules d’escapament
Quan les vàlvules es tanquen, el cicle torna a començar.
Una mica abans del PMI per tal de no oferir resistència al iniciar el cicle de pujada
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Cicle termodinàmic teòric
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Motors Otto
Cicle termodinàmic real
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica.
Motors de 2T
Mateixos processos termodinàmics però en 2T
Simultàniament: Admissió – Compressió i Explosió – Escapament.
Cada volta de cigonyal produeix un cicle de treball efectiu. No obstant no hi tenen doble potència ja que els gasos d'admissió i escapament es barregen un poc
Els conductes de sortida (espiralls) són tancats pel pistó en el seu moviment alternatiu
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica.
Motors de 2T
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica.
Aplicacions dels motors de 2T
Cost i pes reduït – poca potència
Ciclomotors, serres mecàniques, petites màquines de jardineria, petits grups electrògens,...
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica.
Combustió produïda espontàniament a causa de l’elevada T i P.
El combustible utilitzat és el gasoil (o altres com petrolis o fuels).
Motors d’encesa per compressió o Dièsel
La compressió és molt elevada (Rc entre 14:1 i 22:1); >3000 kPa i > 600ºC
Quan el combustible és injectat (també alta pressió, 15000 kPa), la combustió es produeix en tots els punts de la cambra de combustió; explosió més brusca que els Otto.
Comença un poc abans del PMS i acaba un poc després de que comenci la baixada. Explosió a pressió constant
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica.
Cicle termodinàmic Dièsel
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica.
Característiques dels Dièsel
Tenen un rendiment més elevat, són més robustos i duradors. Tenen menor consum que els Otto (les temperatures durant la combustió són menors).
Les temperatures durant la combustió són menors.
Ja no només s’utilitzen en camions, tractors, autocars,... Sinó també automòbils d’altes prestacions.
Manca de sistemes d’encesa amb guspira: Motor amb menys avaries
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
Cilindrada Relació de compressió Potència i parell de motor
Consum
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
1. Increment del grau de compressió per millorar el cicle de treball
Sistemes de millora de potència i rendiment
Perill als motor Otto: detonació o autoencesa
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
2. Sobrealimentar el motor
Sistemes de millora de potència i rendiment
- Consisteix a forçar l’entrada de l’aire per mitjà d’un compressor fent que la combustió sigui més efectiva.
- Es redueix fins i tot, el consum de combustible.
Com? Amb el turbocompressor
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
Sistemes de millora de potència i rendiment
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
Perill:
Sistemes de millora de potència i rendiment
- Quan l’aire és introduït per la turbina al cilindre s’incrementa la seva temperatura i també el seu volum específic (volum/massa)
Solució? Intercooler (bescanviador de calor a la sortida del turbocompressor). Tecnologia turbointercooler
- Això provoca una reducció en la compressió, i per tant, en la quantitat d’aire que entra al cilindre.
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
Intercooler
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
3. Common rail (conducte comú amb injecció directa)
Sistemes de millora de potència i rendiment
- Es tracta d’una bomba que manté el combustible dins d’un conducte comú per a tots els cilindres, a alta pressió (>2000 bar)
- Permet controlar electrònicament el moment i la durada de cada injecció, a més de mantenir la pressió constant (independent del règim de treball i de la càrrega)
- Permet la injecció del combustible en diverses etapes (sistema multijet) en lloc d’una sola etapa (sistemes unijet)
- Òptima atomització del combustible (millor combustió) i una reducció important en el soroll als motors dièsel.
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques
Funcionament
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. MecànicaTurbines de gas. Màquines de combustió interna rotatives
Turbines de gas de cicle obert
Tema 6. Màquines tèrmiques
3. Màquines generadores d’E. MecànicaTurbines de gas. Màquines de combustió interna rotatives
Turboreactor o reactor jet
Tema 6. Màquines tèrmiques
4. Màquines consumidores d’E. MecànicaMàquines frigorífiques
Tema 6. Màquines tèrmiques
4. Màquines consumidores d’E. Mecànica
Tema 6. Màquines tèrmiques
4. Màquines consumidores d’E. Mecànica
La bomba de calor
Com que Qh > W, COP sempre serà >1