Màquines tèrmiques

Tema 6
Màquines 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)


3. Màquines generadores d’E. Mecànica
Màquines de vapor


2 tipus


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


Motors d’encesa per guspira (4T) – Motors Otto


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


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

Aquesta compressió és més forta en els
motors Dièsel

El final del temps correspon a una mica
abans de que arribi al PMS.


Temps d’explosió

Un poc abans del PMS
Uns injectors electrònics injecten el
combustible
Aquesta compressió és més forta en els
motors Dièsel

L’explosió és provocada per una guspira
produïda en la bugia

Es produeix una mica abans d’arribar al PMS
ja que l’explosió no és instantània.


Temps de explosió

Injecció electrònica

-Injecció directa: Directament a la cambra de combustió

-Injecció indirecta: El combustible s’injecta al conducte d’admissió

Als motors Dièsel, aquesta injecció es fa a un precambra
situada a la culata


Temps de explosió

Injecció electrònica


Temps d’escapament

S’obren les vàlvules d’escapament

Una mica abans del PMI per tal de no
oferir resistència al iniciar el cicle de
pujada

Quan les vàlvules es tanquen, el cicle torna
a començar.


Cicle termodinàmic teòric


Cicle termodinàmic real


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


Motors de 2T


Aplicacions dels motors de 2T

Cost i pes reduït – poca potència

Ciclomotors, serres mecàniques, petites màquines de jardineria,
petits grups electrògens,...


Motors d’encesa per compressió o Dièsel

Combustió produïda espontàniament a causa de l’elevada T i P.

El combustible utilitzat és el gasoil (o altres com petrolis o fuels).

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


Cicle termodinàmic Dièsel


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.

Manca de sistemes d’encesa amb guspira: Motor amb menys avaries

Ja no només s’utilitzen en camions, tractors, autocars,... Sinó també
automòbils d’altes prestacions.


3. Màquines generadores d’E. Mecànica. Característiques

Cilindrada Relació de compressió Potència i parell de
motor

Consum




1. Increment del grau de compressió per millorar el cicle de treball

Perill als motor Otto: detonació o
autoencesa




2. Sobrealimentar el motor

- 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




Perill:

- Quan l’aire és introduït per la turbina al cilindre s’incrementa la seva
temperatura i també el seu volum específic (volum/massa)

- Això provoca una reducció en la compressió, i per tant, en la quantitat
d’aire que entra al cilindre.

Solució? Intercooler (bescanviador de calor
a la sortida del turbocompressor). Tecnologia
turbointercooler



Intercooler




3. Common rail (conducte comú amb injecció directa)

- 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.



Funcionament


Turbines de gas. Màquines de combustió interna rotatives

Turbines de gas de cicle obert


Turbines de gas. Màquines de combustió interna rotatives

Turboreactor o reactor jet


4. Màquines consumidores d’E. Mecànica
Màquines frigorífiques

La bomba de calor

Com que Qh > W,
COP sempre serà >1

Màquines tèrmiques

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (19)

Similar a Màquines tèrmiques

Similar a Màquines tèrmiques (20)

Màquines tèrmiques