Màquines tèrmiques generadores d' energia mecànica. Resum

1. MÀQUINES TÈRMIQUES
GENERADORES D’ENERGIA MECÀNICA
davidctecno

2. MT generadores d’ energia mecànica
Característiques generals
• 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.

3. MT generadores d’ energia mecànica
Tipus
Generadors d’ energia 1.De combustió externa Instal.lacions de vapor
mecànica
Turbines de vapor
2.De combustió interna D’encesa provocada
alternatives
D’encesa per compressió
3.De combustió interna Motor Wankel
rotatives Turbines de gas

4. 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.

5. 1. Màquines tèrmiques de combustió externa

6. 1. Màquines tèrmiques de combustió externa
Instal.lacions de vapor

7. 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

8. 1. Màquines tèrmiques de combustió
externa
T urbines de vapor : Turbines de reacció
• 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.

9. 1. Màquines tèrmiques de combustió externa
Diagrames PV i TS ( Cicle de Carnot)

10. 1.Màquines tèrmiques de combustió
externa
Màquina tèrmica de Carnot
Cicle de Carnot (simulació)

11. 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 .

12. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
Alternatives D’ encesa provocada o per Motor de quatre temps (4T)
guspira
(sistema biela-maneta)
Motor de dos temps (2T)
D’ encesa per compressió Motor Dièsel
Rotatives Motor Wankel
(turbines) Turbines Turbines de gas
Turbines de reacció
Turboreactors

13. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’encesa provocada
Motor 4T (enllaç simulació)
1. Admissió
2. Compressió
3. Explosió
4. Escapament

14. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’encesa provocada
Motor 4T (il.lustració)

15. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’encesa provocada
Motor 4T ( video: enllaç youtube)

16. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’encesa provocada
Motor 2T (enllaç simulació)
1r temps :
Admissió
Compressió
2n temps :
Explosió
Escapament

17. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’encesa provocada
Motor 2T (il.lustració)

18. 2. 1 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’encesa provocada
Motor 2T ( enllaç youtube)

19. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’ 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

20. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’ encesa provocada
Inconvenients del motor de 2T respecte motor 4T
• Combustió poc efectiva, no s’ aprofita tot el combustible
degut 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.

21. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’ encesa provocada
Diagrama PV teòric ( Cicle d’ Otto) 4T

22. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
d’ encesa provocada
Cicle d’ Otto 4T (enllaç simulació)

23. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per 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.

24. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per compressió
Dièsel (4T) (enllaç simulació)

25. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per compressió
Dièsel (4T) (il.lustració)

26. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per compressió
Dièsel (4T) ( video: enllaç youtube)

27. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per 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.

28. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per 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.

29. 2. 2 Màquines tèrmiques de combustió interna
Per compressió
Diagrama PV teòric: ( Cicle Dièsel)

30. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
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.

31. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Motor Wankel (enllaç simulació)

32. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Motor Wankel (il.lustració)

33. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Motor Wankel (enllaç youtube)

34. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Turbines de gas / Turboreactors
•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.

35. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Turbines de gas

36. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Turboreactors

37. 2. 3 Màquines tèrmiques de combustió interna
rotatives
Turboreactors

38. 2. 4 Característiques dels motors
Nombre de cilindres : nc
Volum cilindre : Vc = π ⋅ r 2 ⋅ c [cm3]
Cilindrada: Vt = Vc ⋅ nc [cm3]
Relació de compressió:
Vmàx Vc + Vmin
r= =
Vmín Vmin
Vmin = Volum cambra combustió
Vmàx = Volum cambra combustió +Volum cilindre
7 < r < 10 Otto(2T,4T) 14 < r < 22 Diesel

39. 2. 4 Característiques dels motors
W
Potència [W] P = τ ⋅ ω P= = F ⋅v
∆t
Parell motor [N.m] τ = P /ω
Consum :
V
q= [l /h] [Kg/h]
t
Q [l] [Kg]
q=
Pc
Pútil
Rendiment : η=
Pconsumida