ud 02. màquines tèrmiques

Download Ud 02. màquines tèrmiques

If you can't read please download the document

Upload: miguelangelmarin

Post on 29-Jun-2015

917 views

Category:

Technology


2 download

DESCRIPTION

Diapositives UD02 'Màquines Tèrmiques'. Tecnologia Industrial II 2n de Batxillerat

TRANSCRIPT

  • 1. UD 02. Mquines trmiquesIntroducciObjectius DidcticsAbans de comenar...ContingutsMquines trmiques i 2on principi de la Termodinmica Definici del 2on principi Eficincia trmica La mquina de Carnot Lentropia (S)Diagrames TS

2. UD 02. Mquines trmiquesContinguts (II)Mquines trmiques generadores denergia mecnica Mquines de combusti externaInstallacions de vaporTurbines de vaporCicles termodinmics Mquines trmiques dencesa provocadaMquines trmiques alternatives dencesa per guspiraCicle dOtto / Motor de quatre tempsMotors de dos tempsMotors dencesa per compressi o diselCaracterstiques dels motorsCilindrada, relaci de compressi, potncia i parell motor... 3. UD 02. Mquines trmiquesContinguts (III)Mquines combusti interna rotatives Motor Wankel Turbines de gas de cicle obertMquines trmiques consumidores denergia mecnica Mquina frigorfica o refrigeradorCoeficient deficcia dun refrigerador La bomba de calor 4. UD 02. Mquines trmiquesObjectius didcticsEntendre el segon principi de la termodinmica i les sevesimplicacions prctiques Treballar amb el concepte deficincia trmicaConixer i entendre la mquina de CarnotEntendre el concepte dentropia Relacionar-lo amb el segon principi de la termodinmicaEntendre com funcionen les mquines trmiques irelacionar-lo amb els coneixements previs de la unitat 5. UD 02. Mquines trmiquesObjectius didctics (II)Entendre com funcionen les mquines trmiques irelacionar-lo amb els coneixements previs de la unitat (II) Saber fer els cicles termodinmics corresponentsDiagrames pV i TS Saber diferenciar entre combusti externa, dencesa provocada, rotativesConixer i entendre el funcionament de les principalsmquines consumidores denergia trmica 6. UD 02. Mquines trmiquesAbans de comenar...Recordem com funciona un motor dexplosi de quatretemps?Recordem com podem calcular el treball en una grficapV?En qu es diferenciava la grfica pV dun procs isotrmic iun dadiabtic? 7. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TDRecordem el primer principi de la TD Conservaci de lenergiaImaginem un exemple Habitaci allada Tassa de caf calenta Acaba havent equilibri (caf refredat)A canvi: escalfem lleugerament laire de lhabitaci Aquest procs s que sempre succeeix: mai a linrevs!Tassa que sescalfa ms refredant laire de lhabitaci!!El primer principi es compliria 8. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (II)Un altre exemple Batedora dins de recipient (allat) amb aiguaEscalfem lleugerament laigua (dons incrementem lenergia interna)Transformem el treball en calorMai a linrevs: escalfem aigua i les pales de la batedora es mouenSimplement escalfarem la batedoraTamb es compliria el primer principiAquests exemples: ens diuen que els processos succeeixen en una determinada direcci I mai a la inversa Per tant, sha de complir el primer principi i necessitem un altrerelacionat amb la direcci del procs 9. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (III)Segon principi de la Termodinmica Calor: flueix de cos calent a fred, mai a linrevsSi volem procs invers: hi hem de fer un treball (dispositius) Treball: es pot convertir directament i ntegrament en calorPer transformar calor en treball: dispositius Aquests dispositius: mquines trmiquesExtreuen calor de cos fred (i el cedeixen a un de calent)Mquines trmiques consumidores denergia mecnicaNeveres o refrigeradorsConverteixen la calor en una certa quantitat de treballMquines trmiques generadores denergia mecnicaMquines de vapor o motors dexplosi 10. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (III)Eficincia trmica Tal i com diu el segon principi de la TDNo tota la calor es pot transformar ntegrament en treballs un procs no espontani: cal una mquina per fer-hoLes mquines tenen un rendimentFricci, viscositat dels fluids... nabsorbeixen una part Analitzarem una mquina de vaporEntrades: Qh i WeSortides: W, We i Qc 11. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (IV)Eficincia trmica (II) Analitzem els diversos valors: Qh: Font denergia (vaporitzem laigua i escalfem el vapor) 40-100 atm i 400C Ws: Treball aconseguit a la turbina. W: Treball net que aconseguim de la turbina (til) We: Treball fet per la turbina que saprofita per la mateixa mquina perinjectar aigua a la caldera Qc: Calor que send laigua de sortida La prenem en valor absolut Qc Recordem que al primer principi s negativa si surt del sistema 12. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (V)Eficincia trmica (III) Conclusions W = Ws We W = Qh - Qc Considerem la mquina com a sistema allat: no varia U El treball ha de ser igual a la diferncia entre calor entrant i sortint Ja podem calcular el rendiment o eficincia trmica t = W/Qh Podem aplicar que W = Qh - Qc t = 1 -Qc/Qh 13. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (VI)La mquina de Carnot Hiptesi de Carnot sobre eficincia de mquines trmiquesCap mquina trmica que funcioni entre dues fonts trmiques no pottenir eficincia superior a una mquina trmica reversible entre lesdues mateixes fonts Processos que van en una sola direcci: irreversiblesTassa de caf refredant-se dins duna habitaci Mquina reversibleFunciona cclicament i quan evoluciona dun estat a laltre pot recrrerel cam invers sense prdues denergia 14. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (VII)La mquina de Carnot (II) Exemple (no trmic) pndolEn absncia de fregament, pot oscillar indefinidament La reversibilitat s impossibleSuposaria la inexistncia de forces passives, com ara la fricci,transferncies de calor fora del sistema...s important perqu ens indica quin s el lmit mxim deficincias leficincia trmica de CarnotEns ajuda a optimitzar mquines reals Considerem ara una mquina trmica reversible que funcionaper cicles amb un gas idealArribarem a lexpressi de leficincia trmica de Carnot 15. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (VIII)La mquina de Carnot (III) El procs s el segent1. Expansi isotrmica2. Expansi adiabtica3. Compressi isotrmica4. Compressi adiabtica 16. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (IX)La mquina de Carnot (IV) Inici de cicle: punt 1: absorbeix Qh (isotrmicament) duna font trmica que est a Th [K]Aix implica que el gas sexpandeix isotrmicamentIsotrmica: no hi ha variaci denergia interna del sistemaTota la calor absorbida es converteix ntegrament en treballs un procs reversible (no hi ha prdues denergia)Podem aplicar: Qh = W12 = nRTln(V2/V1)Hem passat de lestat 1 a lestat 2 (veure grfica) 17. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (X)La mquina de Carnot (V) Pas de lestat 2 al 3: expansi adiabticaSistema allat sense bescanvi de calorProcs reversible: ni friccions ni prdues de cap tipusLa variaci denergia interna es converteix ntegrament en treballLa Temperatura del gas baixa fins Tc Pas de lestat 3 a lestat 4: compressi isotrmicaFins a Tc, de manera inversa a lexpansi del primer puntTreball de compressi fet: cedeix Qc a la font fredaCalor cedida equivalent a treball fet sobre el gasQc = W43 = nRTln(V3/V4) 18. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XII)La mquina de Carnot (VII) Don podem deduir que: c = 1- (Tc/Th)Si Tc fos 0K, tindrem rendiment =1 (per s impossible)El que es fa en realitat s incrementat Th fins on permeten els materials Sigui t el rendiment duna mquina realSi t < c tenim mquina irreversible, per realSi t = c tenim mquina reversible, per impossibleSi t > c s una mquina impossible Es defineix leficincia trmica duna mquina: s = t/c 19. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XIII)Lentropia Els processos irreversibles sn inevitables On va la calor dissipada per fricci?A laire circumdant Hi ha un flux de calor que flueix cap laire, laigua del mar... ifinalment al mateix Univers El concepte que recull aquest fet: entropiaMesura la part de lenergia que no pot transformar-se en treballTamb se sol descriure com una mesura del desordreEs parla dincrement dentropia (S). Tamb: flux dentropia 20. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XIV)Lentropia (II) Si considerem una quantitat de calor Qque passa dun sistema a una altre de menys Temperatura Utilitzem T com a factor per mesurar Q Q va fluint dun sistema a laltre, cada cop amb T inferior Alguna cosa ha daugmentar per tal de que Q sigui constant Lenergia sha de conservar Podem dir: Q = T1S1 = T2S2 = T3S3... on T1>T2>T3... I tamb que: S = Qi/Ti [J/K] Aqu veiem amb frmules que el flux dentropia s creixent a mida que T s cada cop inferior 21. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XV)Lentropia (III) Aplicaci a les mquines trmiques Veiem que en un sistema adiabtic, el flux dentropia s zero Procs isentrpic (ja que no hi ha bescanvi de calor) El mateix passa amb cicles o mquines reversibles Lentropia no varia En realitat: lentropia no deixa daugmentar Recordem que als processos irreversibles augmenta Veurem aquest punt tot seguit Diagrames TS Emprats per representar els cicles de les mquines (a ms dels pV) Colloquem T a ordenades i S a abscisses 22. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XVI)Lentropia (IV) Diagrames TS (II)Veiem lexemple de la mquinade CarnotExpansions / compressionsisotrmiques: horitzontalAdiabtiques: verticalrea ombrejada: treballW = ThS12 TcS34Tamb: W = Qh-Qc 23. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XVII)Lentropia (V) Diagrames TS (III)Veiem que el procs total no t variaci dentropiaNo tenim irreversibilitatsEn els processos isoterms, la variaci dentropia s igual en valor absolutper de signe oposatProcs 12: extraiem calor de font calenta (perd entropia, variacinegativa)Procs 34: cedim entropia a lUnivers, positivaPodem escriure el segent: S12 = -Qh/Th i S34 = Qc/TcI tamb que la variaci total: St= -S12 + S34 = 0 24. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques i 2on principi de la TD (XVIII)Lentropia (VI) Diagrames TS (IV)Si estem treballant amb un sistema irreversible, la variaci total dentropia i el treball perdut es poden expressar:St= Sh + scWp = TcSt. On Tc s la Temperatura del sistema ve (Univers)Com a conseqnciaEns els processos irreversibles lentropia dels sistemes vens sempre augmentaSignifica una prdua de la capacitat de treballLenergia total es mant per es degrada: en forma de calor a T cada cop ms baixa 25. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores denergia mecnicaIncloem aqu: mquines de vapor, motors trmics i turbinesDiferents funcions per punts en com Reben calor duna font dalta T (solar, petroli, carb...) Transformen en W una part de la Q que rebenEn general en forma deix de rotaci Alliberen una part de la calor a una font de baixa TA laire, un riu, el mar... Operen dins dun cicle 26. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (II)Mquines de combusti externa Tenim aqu la majoria de les mquines de vaporVaporitzem aigua (P i T) i nextraiem EM (Energia Mecnica) Installacions de vaporTot seguit veiem un esquema: 27. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (III)Mquines de combusti externa (II) Installacions de vaporFums de la combusti: en el seu recorregut troben tot un seguit de tubsper on passa laigua o vaporCom ms millor: ms superfcie de contacteVapor format: reescalfador: ms P i TJa pot anar a la turbina: sexpansiona i produeix el treballVapor procedent de la turbina: el liqem i: a leconomitzadorEscalfem laigua i refredem els gasos de combusti (+ rendiment)Fem servir un bescanviador de calor 28. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (IV)Mquines de combusti externa (III) Turbines de vapors lesquema ms emprat per transformar lenergia del vapor en EMTurbines dacciVapor procedent de la caldera: arriba a toveres (aqu el vapor sexpansiona iguanya Ec)Es fa xocar contra leps obligant a la turbina a girarTurbines de reacciRodets a tota la perifria: uns de fixos i daltres: mbilsEls fixos dirigeixen el vapor contra els mbils (aquests fan girar la turbina)Dimetres creixents (Ec creixent i P minvant) 29. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (V)Mquines de combusti externa (IV) Turbines de vapor (II)A turbines reals dalta potncia: no es pot fer en una sola etapaLa turbina assoliria velocitats elevadssimesFem el salt adiabtic en tres etapesTurbina mixta acci-reacci: turbina dalta pressiTurbines de mitjana pressi: de reacciTurbines de baixa pressi: de reacci 30. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (VI)Mquines de combusti externa (V) Cicles termodinmicsEn aquest tipus de mquines podem fer una bona aproximaci al cicle deCarnotEn primer lloc cremem el combustible: Generem QhA la caldera laigua es vaporitza grcies a Qh. T s constant: canvi de fase.Sexpandeix isotrmicamentTurbina: expansi adiabtica (T i P baixen)Condensador: prdua de volum a T constant (canvi de fase). Cedeix Qc (ala font freda)Laigua es comprimeix adiabticament: fins a la P de la caldera perqu hientri 31. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (VII)Mquines de combusti externa (VI) Cicles termodinmics (II)A la realitat: condensaci extra abans de la calderaJa que normalment no tenim condensaci completaA ms: reescalfador abans darribar a la turbinaMillor efectivitat a la turbinaCicle: anomenat Clausius-Rankine 32. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (VIII)Mquines trmiques dencesa provocada Mquines de combusti interna: dins de la mquina Combustible: gasosos o lquids vaporitzatsIntroducci fcil dins la mquina Tamb anomenades: alternativesBiela maneta (vaiv de lmbol en rotatiu) Les podem classificarEncesa provocada o per guspiraEncesa per compressi 33. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (IX)Mquines trmiques dencesa provocada (II) Alternatives dencesa per guspiraLa ms emprada: motor de 4 temps (cicle Otto)Utilitzen gasolina com a combustibleTransformen lenergia trmica impulsant el pistTransformem el seu moviment alternatiu en rotatiuAmb mecanisme biela-manetaTemps dadmissiComena quan el pist est una mica per sota del PMSTenim 2 o fins i tot 3 vlvules damissiBaixa pist amb vlvules baixades: crea depressiEn obrir-se: entrada daire (filtrat i de vegades escalfat)Arribem al PMI: vlvules encara obertes: entrada daire extra 34. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (X)Mquines trmiques dencesa provocada (III) Alternatives dencesa per guspira (II)Temps de compressiUn cop tancada vlvula dadmissi: ascensi del pist: PAquest temps: fins una mica abans del PMS (procs no instantani)Temps dexplosiInjectem gasolina on hi ha laire comprimit anteriormentEs fa amb els injectors (control electrnic)Gestiona el moment, quantitat i durada de la injecciEn funci: condicions de cambra de combusti i demanda de potnciaAra es provoca lexplosi amb guspira elctrica: P i T Gasos empenyen pist cap el PMIAbans PMS: per donar temps a propagaci de la flama 35. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XI)Mquines trmiques dencesa provocada (IV) Alternatives dencesa per guspira (III)Temps descapamentUna mica abans del PMI: obrim vlvules descapamentSurten gasos de combustiUna mica abans: quan el cilindre pugi ja es troba vlvules obertesMoviment ascendent: empeny gasosQuan arriba pist a PMS: tanquem vlvules descapamentTorna a comenar el cicleTransformacions termodinmiquesDiferents de mquines de combusti externaNo extraiem calor de font externaSubministrada per un dels processos 36. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XII)Mquines trmiques dencesa provocada (V) Alternatives dencesa per guspira (IV)Transformacions termodinmiques (II)12. Compressi (tericament adiabtica)23. Explosi. Tericament a volum constant (isocor)T i P (calor de la reacci)34.Expansi tericament adiabtica41. Procs a V=ct, els gasos surten perdent P (escapament)Motor: ha de fer treball negatiu (expulsi dels gasos)Tericament: aquest treball s nul (lnia recta sense rea tancada) 37. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XIII)Mquines trmiques dencesa provocada (VI) Alternatives dencesa per guspira (V)Diagrama pV per un motor Otto realEl treball negatiu del motor no s igual a zeroParts superior i inferior del W positiu: arrodonitExplosi no exactament a volum constant (comena una mica abans del PMS)Escapament: el mateix concepte (abans del PMI)Grfics reals: obtinguts per indicadors (connectats al cilindre) 38. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XIV)Mquines trmiques dencesa provocada (VII) Motors de dos temps (2T)Processos termodinmics: els mateixosVaria la forma com es produeixenAdmissi i compressi: un sol tempsExplosi i escapament: el segon tempsCada volta del cigonyal: un cicle de treball productiuUn 4T: cada dues voltes un cicleTericament 2T doble de potncia que 2TPer: gasos dadmissi entren mentre els dexplosi surten: es barregen4T: aix no passa (no estan oberts alhora)Sn ms senzills que els 4T: ciclomotors, petits grups electrgens... 39. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XV)Mquines trmiques dencesa provocada (VIII) Motors dencesa per compressi o DiselLexplosi no s per guspira (com els motors Otto)Procs espontani per T i P a la cambra de combustiEl combustible s diferent: normalment gasoilPodem tenir 2T i 4T (aquest s el ms habitual)Procs:Admissi: hi injectem noms aire (comprimim a P, ms que Otto)Poc abans del PMS: introdum combustible (amb un injector)Finament atomitzatP> 15000KPa i T>600CEl combustible sinflama espontniament (i simultniament a tota la cambra) explosi ms brusca (soroll) 40. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XVI)Mquines trmiques dencesa provocada (IX) Motors dencesa per compressi o Disel (II)Entrada de combustible: dura un cert temps No s instantani Comena abans del PMS i finalitza poc desprs de linici de la baixada Durant tot aquest temps hi ha combusti: mentre va entrant-hi Al diagrama pV: fase a volum constant durant la combusti Tamb fase a P=ct durant el descens del pist: encara hi entra combustible 41. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XVII)Mquines trmiques dencesa provocada (X) Motors dencesa per compressi o Disel (III)Un dels elements principals: bomba dinjecciAccionada pel mateix motorFa arribar el combustible als injectors a la P adequadaRendiment dels motors Disel: ms elevadaTamb: ms robustos, duradors i de consum inferiorTreballen a P ms elevades, per a T inferiorsMs simples: no necessiten encesa amb guspira (sense bugies, per ex.)Tradicionalment: tractors, autocars...Actualment: autombils particularsMenys consum i prestacions elevades 42. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XVIII)Mquines trmiques dencesa provocada (XI) Caracterstiques dels motorsNombre de cilindres, cilindrada, relaci de compressi, potncia, parell motor i consumNombre de cilindres i cilindradaFins a 12 cilindres. El ms habitual: 4 cotxes i 1-2 per motosCada cilindre t un volum: entre PMI i PMSDistncia PMI-PMS: cursaVc = r2 c [cm3]La cilindrada val: Vt = Vc nc [cm3] 43. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XIX)Mquines trmiques dencesa provocada (XII) Caracterstiques dels motors (II)Relaci de compressiEns indica el rati entre el volum mxim i mnim dins del cilindreQuan el pist est al PMI i PMS respectivamentVmn: el de la cambra de combustiVmx: El de la cambra de combusti ms el del cilindre (cursa)R = Vmx/Vmn = (Vc+Vmn)/Vmn [adimensional]Otto: Entre 7 i 10. Disel: De 14 a 22Potncia i parell motorRecordem que els conceptes estan relacionats: P = [W] [Nm]; [rad/s]P= W/t = Fv [W]W [J], t [s], F [N] i V [m/s] 44. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XX)Mquines trmiques dencesa provocada (XIII) Caracterstiques dels motors (III)Potncia i parell motor (II)Totes dues variables depenen del rgim de revolucions (grfics)Potncia lliurada: pot continuar augmentant tot i que el parell disminueixi(amb ms ). Recordem: P = [W] 45. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXI)Mquines trmiques dencesa provocada (XIV) Caracterstiques dels motors (IV)Potncia i parell motor (III)Un altre aspecte a considerar: elasticitat del motorElstic: amb parell mxim a baixes revolucions Respon a bona acceleraci a rgim de voltes baix Exemple: motors Disel Otto: parell mxim ms proper a revolucions altes (haurem danar a aquest rgim si volem bona resposta dacceleraci)ConsumEn general sindica en quantitat de combustible per unitat de temps L/h o Kg/hAutomoci: Se sol donar per cada 100 Km ]L/100Km] Tamb: consum urb, interurb i mixt 46. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXII)Mquines trmiques dencesa provocada (XV) Caracterstiques dels motors (V)Millora de potncia i rendiment en motors trmicsUn sistema: augmentar el grau de compressiCicle de treball ms granAix implica: motors ms robustos (i problemes mecnics)Otto: detonaci o autoencesa (abans de la guspira). RendimentEl que se sol fer: sobrealimentar el motor: forcem entrada daireMillora de rendiment: combusti ms efectivaCompressor: turbina accionada per gasos descapamentMotors turboalimentats (o turbo)Laire, en comprimir-se sescalfa (volum especfic , no ens interessa)Refrigerem laire abans: intercooler 47. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXIII)Mquines trmiques dencesa provocada (XVI) Caracterstiques dels motors (VI)Millora de potncia i rendiment en motors trmics (II)Disels actuals: common rail: conducte comBomba que mant el combustible a conducte com per a tots els cilindres (P> 2000 bar)Els injectors salimenten daqu, no de la bombaMantenim P dinjecci constantPodem controlar electrnicament el moment i durada de la injecciActualment: HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition)Injecci indirecta (combustible i aire barrejats (Otto) i encesa per compressi (Disel)Relacions de compressi de 20-30 a 1Es busca: emissions com benzina, rendiment com Disel 48. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXIV)Mquines de combusti interna rotatives Les ms comunes: turbines de reacci, turboreactors i turbines de gasMolt emprades en aeronuticaLes de gas: per producci delectricitat Motor WankelNo ha reeixit malgrat les expectativesDu a terme els mateixos temps que un OttoPer un darrere de laltre en una rotaci del motorA cada volta: tres explosionsEl motor t un rotor en forma de triangle equilter 49. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXV)Mquines de combusti interna rotatives (II) Motor Wankel (II)Interior del motor: ovalatVrtexs del rotor: barra prismtica (fan P per assegurar estanquitat)Part de la guspira: dues petites subcambres (comprimim la barreja)Lexplosi: fa girar el rotorPresenta avantatges: no produeix moviments alternatius, ergo vibracions. Tamb: 3 explosions per rotaciPer: problemes destanquitat de les subcambres i problemes de refrigeraci i lubrificaci: vida til curta 50. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXVI)Mquines de combusti interna rotatives (III) Turbines de gas de cicle obertEmprades: aeronaus i producci denergia elctricaEs basa: Ec duns gasos que xoquen contra uns leps de turbinaLa fan girarFuncionamentAspirem aire i el comprimimLinjectem a una cambra on es troba el gas (o lquid polvoritzat)Sinicia la combusti: gasos produts surten a gran velocitat 51. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques generadores dEM (XXVII)Mquines de combusti interna rotatives (IV) Turbines de gas de cicle obert (II)Compressor: mateix arbre que turbinaAprofita lenergia dels gasos descapamentProcs en continu: noms cal guspira inicialTreball: lobtenim a larbre (solidari a la turbina i al compressor)Hi podem acoblar un alternador, per exempleVariant: turboreactorGran velocitat de sortida dels gasos (Acci reacci) 52. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEMAqu incloem mquines on cal fer un treball i nobtenim flux de calor dun focus fred a un de calent Veiem que no seria un procs espontani Ho podem aconseguir aportant-hi treballAix no contradiem el segon principi de la TD Aquestes mquines: refrigerador i bomba de calor 53. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEM (II)La mquina frigorfica o refrigerador La ms emprada s la de compressor Funciona amb circuit tancatAmb fluids criognics: Calor latent de vaporitzaci elevada i Pv>1atmFins fa poc: CFC Durant la vaporitzaci: sextreu calor de lespai a vaporitzar Durant la condensaci: cedim calor a la font calor (comprimim ellgas) Processos: similars a mquina de Carnot 54. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEM (III)La mquina frigorfica o refrigerador (II) 12. El compressor aspira el gas de levaporador (P baixa iaccelerem vaporitzaci). Tamb: el comprimeix adiabticamentcap al condensador 23. El gas es liqua al condensador (cedeix Qh). Compressiisotrmica (canvi destat) 34. Expansi adiabtica desprs del condensador. T i P(comena a vaporitzar-se) 55. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEM (IV)La mquina frigorfica o refrigerador (III) 41. Expansi isotrmica a levaporador (aqu es du a terme larefrigeraci).Absorbeix Qc del mediHi ha canvi destat (T=ct)Finalment: el vapor s absorbit per iniciar un altre procs 56. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEM (V)La mquina frigorfica o refrigerador (IV) Coeficient deficcia dun refrigerador (COP)Sobt de manera inversa que en el cas duna mquina trmicageneradora denergia trmicaCOP = Qc/WEn el cas de Carnot (valor mxim possible) COPc=Tc/(Th-Tc)COP pot ser 1. Noms que la quantitat de calor extreta per unitatde treball pot ser >1En cap cas estarem per sobre del COPc 57. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEM (VI)La bomba de calor s un refrigerador on aprofitem la calor generada per escalfar un altre recinteActua com a sistema de calefacciBomba: perqu bomba calor de font freda a calenta Per tant, pot funcionar en sentit invers (refrigerador)Estiu: Passem aire per evaporadorHivern: Cedeixen calor del condensador Ens interessa conixer W per cedir calor a font calenta 58. UD 02. Mquines trmiquesMquines trmiques consumidores dEM (VII)La bomba de calor (II) Calor cedida pel condensador = calor absorbida + treball delcompressorQh= Qc+WCOP = (Qh-W)/WTamb: W = Qh/(1+COP)