Motor termikoa bero-iturri baten (foku beroa) eta bero-hustubide baten (foku hotza) arteko tenperatura-gradientea aprobetxatuz beroa lan mekaniko bihurtzen duen makina termikoa da. Beroa iturritik hustubidera transferitzen da, eta, prozesu honetan zehar, beroaren zerbait lan bihurtzen da laneko fluido baten propietateak aprobetxatuz, normalean gas bat edo likido baten lurruna.
Makina termiko batek ondo funtzionatzeko behar duen beroa errekuntza batean askatutako energia kimikotik dator, eta pieza mekaniko batzuk mugimenduan jartzen dituen fluido motor batek xurgatzen du.
Errekuntza motorretik kanpo gertatzen bada, makinek kanpoko errekuntza-makinen izena hartzen dute, eta errekuntza makinaren barruan gertatzen bada, makinek barne-errekuntzako makinen izena hartzen dute. Sortutako mugimendua alternatiboa edo birakaria izan daiteke.
Fluido motorra ur-lurruna, airea edo petrolioaren edo gas erregaien errekuntzaren ondoriozko gasen nahasketa izan ohi da. Barne-errekuntzako motorretan, errekuntza fluido motorrean egiten da, eta kanpo-errekuntzako motorretan bi fluido daude, non bien artean beroa trukatzen den.
Zentral nuklearretan, beroa uranioaren edo plutonioaren fisio nuklearrean askatutako energiatik dator, eta substantzia hozgarri batek erauzi eta bigarren mailako zirkuitu bati ematen dio, bero-aldagailu baten bidez.
Historia
1765ean James Watt eskoziarrak lurrunezko lehen makina eraginkorra egin zuen, eta Industria Iraultzaren hasiera ere esan nahi izan zuen, muskuluen esfortzua makinen lanarekin ordeztearen ondorioz sortua. Lurrunezko makina, herrialde gehienetan lantegiak sorrarazi zituen teknologiaren garaipen bat izan zen, gizartearen ongizate maila igotzen zuen aldi berean.
Mende bat geroago, barne-errekuntzako motorrek lehorreko, itsasoko eta aireko garraioa irauli zuten. Zientziak Unitateen Nazioarteko Sistema sortu zuen.
Lurrun-makina
Lurrun-makina kanpo-errekuntzako makina bat da, eta ur-lurrunaren hedatze-indarra baliatzen du enboloa mugitzeko eta lana sortzeko.
Lurrun-makinaren historia
1691n Thomas Savery ingeniari militar ingelesa aitzindaria izan zen ur lurrunaren presioa erabiltzen meatze eta putzuetatik ura atera eta gurpil hidrauliko bat mugitzeko. Normalean, ur lurrunaren presioak galdarak eta hodiak lehertzen zituen, eta, gainera, ez zen oso eraginkorra, ontzia hozten zen bakoitzean ur lurrunaren beroa galtzen zelako.
1698an Thomas Saveryk bere aurkikuntza patentatu zuen, eta Thomas Newcomen errementari ingelesak makina perfektuago bat eraiki zuen, behe-presioetan lan egiten zuena. Gainera, pistoi bat eta zilindro bat ere bazituen. Airearen presioarekin pistoia mugi zezakeen.
1765ean James Watt mekanikari eskoziarrak Thomas Newcomen makina hobetu zuen, eta 1782an lehen lurrun-makina eraiki zuen.
1787an John Fitch asmatzaile estatubatuarrak lurrunezko itsasontzi bat eraiki zuen, honek finantzetan porrot egin zuen arren.
1807an Robert Fultonek Clermont ontzia bota zuen, lurrunezko lehen ontzia.
1814an George Stephenson ingelesak lurrunezko lehen tren-ontzia eraiki zuen.
Lurrun-makinaren funtzionamendua
– Etxea: makinaren kanpoaldea, non errekuntza egiten den.
– Galdara: altzairuzko ontzia, non ur-lurruna sortzen den. Uraren altuera behatzeko ur-maila bat du, barne-presioa neurtzeko manometro bat, eta segurtasun-balbula bat, presioak balio jakin bat lortzen duenean irekitzen dena, horrela leherketa bat gertatzea saihestuz. Ura ponpa batek bultzatzen du eta galdaran sartzen da egoera likidoan, presio altuan eta giro-tenperaturan. Galdaran ura berotu egiten da eta lurrundu egiten da galdarara konektatutako gainberogailu batera pasatuz, non tenperaturak gora egiten duen eta presioa mantentzen den. Azkenik, ur-lurruna zilindrora pasatzen da.
– Zilindro motorra: banaketa-kaxak, lasterkariak eta enboloak osatzen dute. Ur-lurruna banaketa-kutxan sartzen da eta enboloarekin kontaktuan jartzen da; aldi berean, ur-lurruna zulo batera bultzatzen da, eta handik tximiniara edo kondentsadorera joaten da. Kondentsadorean, gainerako lurruna likidotu eta hozgarriari ematen zaio. Kondentsatutako likidoa berriz ere bonbak galdarara bidaltzen du, horrela zikloa osatuz.
– Mugimenduaren organo eraldatzaileak: organo hauek kimua, biela eta biradera dira, enboloaren mugimendu alternatiboa mugimendu zirkular bihurtzen duten hiru hagaxka artikulatu. Kimua bielari lotuta dago gurutzeta baten bidez. Birak inertzia-bolante batera biratzen du, eta horren xedea da abiadura angeluarra konstante mantentzea. Bolanteak eszentriko bat darama akoplatuta, lasterkariaren mugimendua erregulatzen duena.
Rankine zikloa
Rankine altzoaren prozesua.
Enboloaren aurkako ur-lurruna hedatzeko prozesua adiabatikoa da, baina ez da itzulgarria, eta, beraz, ez da isoentropikoa.
Makina termiko batek Carnoten zikloa jarrai zezan, lurrunaren kondentsazioa erabat likidotu baino lehen geldiarazi beharko litzateke, eta konpresore baten bidez, lurrun-likido nahasketak bere likidazio osoa galdararen tenperaturan lortzea lortu beharko litzateke.
Hori ezinezkoa denez, J. M. Rankine ingeniari eskoziarrak Carnoten zikloa aldatzea proposatu zuen, Rankineren zikloa izenekoa.
- Galdararen ur likidoak etxeko beroa xurgatzen du, bere tenperatura presio konstantean igotzen du. Tenperatura eta presio konstanteari eutsiz, lurrun saturatu bihurtzen da, eta lehor, modu itzulgarrian.
Lurrun asea makinaren barruan hedatzen da modu adiabatiko eta itzulgarrian, hozkailuaren tenperaturara iritsi arte, eta kondentsatu egiten da. Kasu honetan lana positiboa da. - Tenperatura eta presio konstanteko kondentsazioarekin jarraitzen du, horrela likido asea eratzen delarik.
- Likido asea konprimitu egiten da galdararen tenperatura eta presioa lortu arte.
- Gainberotzea duen Rankine ziklo batean, beroa xurgatzen den batez besteko tenperaturak errendimendu handiagoa dakar. Lurruna lehor mantentzen da hedapen adiabatiko osoan, eta, beraz, korrosiorako arriskuak murrizten dira.
Lurrun-makinaren potentzia
Lurrun-makina baten potentzia presioaren eta zilindroak denbora-unitatean onartzen duen ur-lurrunaren araberakoa da. Presioa aldatu egiten denez, batez besteko presio eraginkorra deritzon batez besteko baliotzat hartzen da.
Denbora unitate bakoitzeko ur lurrun kopurua, iraultza bakoitzari dagokion zilindroaren bolumenaren berdina da, denbora unitateko bira kopuruarekin biderkatuta. Bolumena kalkulatzeko, enboloaren sekzioa karreraren luzerarekin biderkatzen da.
P = makinaren potentzia,
p = batez besteko presio eraginkorra
L = Lasterketaren luzera
s = enboloaren sekzioa
f = denbora-unitate bakoitzeko bira kopurua
Ur-lurrunak enboloaren bi aldeetan eragiten duenean, garatutako potentzia teorikoa balio horren bikoitza da.
Marruskadurak eta beste galera batzuk direla eta, benetan potentzia aipatutako potentzia baino% 70 edo% 90 handiagoa izan ohi da.
Lurrun-makinaren tamaina 1000 CV-ko potentzietara mugatzen da, 213 m/min-ko abiaduretan, 14 kp/cm ² -ko presioetan, 315 ° C-ko tenperaturetan eta %30eko errendimenduetan.
Lurrun-makinak lokomotorren eta itsasontzien organo eragile gisa erabili dira. Gaur egun, errekuntzako motorrek ordezkatu dituzte.
Lurrun-turbina
Lurrun-turbinan, ur-lurruna lau hoditan banatzen da, eta zuzenean eragiten du gurpil baten paletetan, 10.000 RPM inguruko abiadurarekin biraraziz.
Lurrun-turbinak ez du zilindro motorrik eta mugimendua transformatzen duen organorik, eta, beraz, errendimendua handiagoa da.
Gaur egun, lurrun-turbina zentral elektrikoetan, itsasontzien propultsioan eta labe altuen instalazio haizetsuetan erabiltzen da.
Termodinamikaren postulatuak
Beroa lan bihurtzeko edo alderantziz erabiltzen den prozedura edozein dela ere, garatutako lanaren eta kontsumitutako beroaren artean etengabeko harremana dago, betiere sistemaren azken egoera hasierakoaren berdina bada (ziklo termodinamikoa). Beroaren baliokide mekanikoa 427kgm/kcal edo ISO 4184 julioa/1000cal da.
Makina termiko batek bakarrik egin dezake lana baldin eta iturburu batetik beroa xurgatzen badu tenperatura altuagoan eta beste bati uzten badio tenperatura baxuagoan. Hau da, beroa ezin da berez transferitu gorputz hotzago batetik beroago dagoen beste batera.
Funtzionamenduaren oinarrizko printzipioa
Motor termiko batean, hasierako egoera batera eramaten duten eraldaketa batzuk gertatzen dira (hau da, ziklo itxi bat du). Transformazio horiek egitean, motorrak bero formako energia termikoa jasotzen du, eta lan formako energia mekanikoa itzultzen du.
Motor termikoen eraginkortasuna
Gaur egun proposatutako edo erabilitako hainbat motor termikoren eraginkortasuna% 3koa da (% 97ko berotasun alferrik galdua) ozeanoko energia termikoa bihurtzeko sistementzat,% 25ekoa automobilen motor gehienentzat,% 35ekoa ikatz superkritikoa sortzen duen planta batentzat eta% 60koa ziklo konbinatuko gas-turbina batentzat, lurrun-hoztearekin. Prozesu horiek guztiek eraginkortasuna lortzen dute (edo galdu egiten dute), tenperaturaren depresioaren ondorioz.
Adibidez, ozeanoaren energia termikoa bihurtzeko sistemek uraren eta uraren arteko tenperatura-diferentzia bat erabiltzen dute ozeanoaren sakoneran, hau da, agian 25 ºC-ko aldea; beraz, efizientziak txikia izan behar du. Ziklo konbinatuko turbinek gas naturaleko erregailuak erabiltzen dituzte 1530 ºC arteko airea berotzeko, hau da, 1500 ºC arteko aldea; beraz, eraginkortasuna handiagoa izan daiteke lurrunaren hozte-zikloa gehitzen denean.
Motor termikoen sailkapena
Motor termikoak sailkatzeko, fluido-makinen kasuan aipatutako irizpideez gain, bi alderdi gehigarri hartzen dira kontuan:
Fluidoa kondentsagarria (ura) edo kondentsaezina (airea) den.
Prozesua kanpoko edo barruko errekuntzakoa bada.
Barne-errekuntzako motorrak
Barne-errekuntzako motorren funtsa makinaren zilindroaren barruan errekuntza egitea da, non agente motorra errekuntzarako beharrezkoa den airearekin nahastutako erregaia den.
Hainbat motatako barne-errekuntzako makinak daude, erabilitako erregaiaren, errekuntzaren baldintzen eta pistoiak ziklo batean egiten dituen lasterketen arabera. Mugimendua alternatiboa izan daiteke, leherketa- eta errekuntza-motorrek egiten dutena, edo birakaria, leherketa- eta errekuntza-turbinek egiten dutena.
1. hartu
2. trinkotu
3. indartu
4. ihesi
Mugimendu alternatiboko makinetan, errekuntza bat-batekoa da, txinparta elektriko batek eragindakoa, eta erregai gaseosoak edo likido oso lurrunkorrak erabili behar dira, hala nola gasolina. Mugimendu birakariko makinetan modu progresiboan eta presio konstantean egiten da, hain lurrunkorrak ez diren erregai likido gisa erabiliz, gasolioa kasu.
Barne-errekuntzako makinetan, errekuntzako gasak makinak berak zirkulatzen dituenak dira. Kasu horretan, makina ziklo irekikoa izango da nahitaez, eta errekuntzan erregarri gisa erabilitako airea (ez kondentsagarria) izango da fluido motorra.
| Barne-errekuntzako motorrak |
|---|
| Birakaria | Turbomakina | Ziklo irekiko gas-turbina |
| Bolumetrikoa | Wankel motorra, Quasiturbina | |
| Alternatiboa | Konpresioz piztua | Diesel motorra |
| Eragindako piztea | Leherketa-motorra (Otto, Miller, nahasketa pobrea, Atkinson ziklokoa) | |
| Erreakzioa | Suziri motorra | Propultsatzaile likido/solidoaren suziri espaziala |
| Aerorreaktorea konpresorerik gabe | Estatorreaktorea Pulsorerreaktorea | |
| Aerorreaktorea konpresorearekin | Turborreaktorea Turbofana Turbohelizea |
Eragindako leherketa- edo pizte-motorrak (MEP)
Gehien erabiltzen den eztanda-motorra lau aldiko motorra da, eta osagai hauek osatzen dute.
Injektorea: zilindroan edo onarpen-hodian gasolina injektatzeko gailu mekanikoa edo elektrikoa. Leherketa motor zaharrek karburadore bat zeramaten, non gasolina lainoztatu eta airearekin nahasten zen.
Zilindroa: ponparen gorputzak, enbolo batek, onarpen-balbula batek eta ihes-balbula batek eta bujia batek osatzen dute. Zilindroan erregaiaren leherketa egiten da, pistoi edo enboloaren mugimendu alternatibo bat sortuz. Enboloak alderantzizko edalontzi forma du eta bielarekin lotuta dago buloi baten bidez, esfortzu mekaniko eta termikoekiko erresistentea izan behar du eta goialdean arteka dauden segmentuez hornitua dago.
Sarrera-balbulek eta ihes-balbulek erregaia sartzea eta errekuntza-gasak ateratzea ahalbidetzen dute. Kulatan kokatuta daude, zilindroaren gainean, eta ixteko posizioan kai baten bidez mantentzen dira, barnealderantz leva baten bidez irekiz. Espekak, birabarkiarekin sinkronizatuta dagoen espeka-zuhaitzean kokatzen dira.
Kulata errekuntza-eremuan zilindroak ixten dituen pieza bat da, eta bernoen bidez akoplatuta dago. Kulatan lortzen diren tenperatura altuek hozte sistema bat eskatzen dute, airez edo uraz izan daitekeena. Aire bidezko hozte-sistemak hozte-hegatsen zilindroak hornitzen ditu, eta ur bidezko hozte-sistema zilindroaren eta kulataren estalkiaren artean zirkulatzen du; bertan, urak ponpa batek bultzatutako zirkuitua zeharkatzen du eta erradiadorean hozten da haizagailu batek sortutako aire-korronte baten bidez.
Kandela, elkarrengandik 0,5 mm-ra dauden bi elektrodoz osatuta dago, horietako bat, masa bati lotua dago, eta, bestea, banagailutik dator, biak elektrikoki isolatuak. Bujiak erregaia lehertzen duen txinparta sortzen du.
Mugimenduaren organo eraldatzaileak: mugimenduaren organo eraldatzaileak biela-biradera eta birabarkia dira, pistoiaren mugimendu alternatiboa mugimendu zirkularrean eraldatzen dutenak. Bielak pistoiaren esfortzua birabarkira transmititzen du, eta honek zuhaitz motorraren zilindroetan garatutako potentzia transmititzen du. Zilindroak, biela-biradera eta birabarkia bastidor-karterrean gordetzen dira, eta horrek erresistentea izan behar du pistoian eragindako esfortzuak jasateko, eta, gainera, elementu guztiak babesten ditu, eta lubrifikatzailearen gordailu gisa balio du.
Beharrezkoa da lubrifikazio bat pieza mugikorren kantitatea dela eta, errendimendua handitzeko ez ezik, narriadurak saihesteko ere. Bereziki lubrifikatu behar dira zilindroaren paretak, bielen artikulazioak, espeketako zuhaitza, balbulak, birabarkiaren kojineteak eta engranajeak. Lubrifikazioa presiozko olio-zirkuitu baten bidez egiten da. Karter batean dago olioa, eta handik ponpa baten bidez banatzen da.
Otto zikloa
Makina termiko batek 1862an Beau de Rochasek asmatutako eta 1877an Nikolaus Ottok lehen aldiz erabilitako zikloa jarraitzen du, honela zikloa Ottoren ziklo bezala izendatuz.
OTTOren zikloa gas perfektu baten bidez egiten da, eta bi prozesu adiabatiko eta bi isokoroz osatua dago, denbora izena hartzen dutenak.
Lehen denbora: onarpena. Pistoia jaitsi, sarrera-balbula ireki eta erregaia eta airea sartzen dira zilindroan.
Bigarren denbora: konpresioa. Pistoia igo, balbulak itxi eta erregaia konprimitzen da.
Hirugarren denbora: esplosio-hedapena. Konpresio handienera iristean, kandelaren txinpartak salto egiten du, erregaiak eztanda egiten du eta pistoia beherantz botatzen du. Prozesu horretan, pistoia goiko aldean dago, eta balbulak itxita daude.
Laugarren denbora: ihesaldia. Ihes-balbula irekitzen da eta pistoiak gasak kanporatzen ditu.
Ottoren zikloaren errendimendua adierazpen honek ematen du:
R mezaren konpresio maila da, eta gamma koefiziente adiabatikoa da.
Gasolina motorretan muga bat dago eta horren gainetik ezin da konpresio maila igo, tenperatura eta presio altuetan erregaiak eztanda egiten baitu txinparta salto egin aurretik. Esaten da autotransmisio-maila lortu dela.
[Detonazio honek talka entzungarri bat eragiten du, motorrari kalte egiten diona eta errendimendua gutxitzen duena. Substantzia antidetonatzaileak edo katalizatzaileak gehituz, 8tik 10erako konpresio-mailak lortzen dira.
Errendimendu baxua izateko arrazoiak honako hauek dira:
- Errekuntza ez da osoa izaten, eta karbono monoxidoa sortzen da.
- Gasen eta hormen artean bero trukea dago, eta horrek zilindroa hoztera behartzen du.
- Errekuntza ez da berehalakoan egiaztatzen, eta bolumena handitzen da. Hori zuzentzeko, pizteko aurrerapena egiten da, hau da, pistoiak denbora egin baino lehen eztanda eragitea.
Gasolina baten oktenajea
Indar antidetonante handiko gasolinetan hidrokarburo ziklikoak eta kate adarkatuko hidrokarburoak dira nagusi, zailtasun handienarekin gelditzen baitira. Propietate antidetonanteak alderatzeko oktano-indizea edo -zenbakia erabiltzen da, non hidrokarburo gisa isoktanoa eta n-heptanoa hartzen diren, eta horiei 100 eta 0ko botere antidetonanteak esleitzen zaizkie.
Oktano-indizea edo zenbakia isoktano-bolumenaren ehuneko hainbestekoa da gasolinaren botere antidetonante bera duen isoktano-oktanoaren eta n-heptanoaren nahasketa batean.
Abiazio-gasolinak 100 oktano baino gehiago ditu, eta hidrokarburo aromatikoen% 20.
Detonazioa gutxitzeko eta gasolina baten oktano indizea edo kopurua handitzeko, antzina antidetonanteak erabiltzen ziren, hidrokarburoen errekuntza-erreakzioen katalizatzaile negatibo gisa jarduten zutenak. Osoena berunezko tetraetiloa izan zen, gasolinari %0,1 gehitzen zitzaiona. Gasolina lehertzean berun metalikoa eta berun oxidoa libre geratzen ziren, motorra hondatu eta airea kutsatzen zutenak. Gaur egun berunik gabeko gasolinak erabiltzen dira, beste katalizatzaile mota batzuk erabiliz.
Konpresioz piztutako motorra
Diesel motorra aldizkako barne-errekuntza duen motor termikoa da; barne-errekuntza hori erregaiaren tenperaturarengatik sortzen da eta tenperatura altu horiek zilindroko barne-airearen konpresioaren ondorioz gertatzen dira, dieselaren zikloaren arabera. Gasolina-motorretik desberdintzen da.
Diesel motorraren zikloa (ziklo azkarraren kontrara, errealitatera hurbilago), lau aldiko ziklo ideala, Diesel motor baten adierazlearen diagramaren idealizazio bat da, non karga berritzeko faseak ezabatzen diren. Eta eboluzionatzen duen fluido termodinamikoa gas perfektua dela onartzen da, oro har airea.
Gainera, onartzen da prozesu guztiak direla idealak eta itzulgarriak, eta fluido beraren gainean egiten direla. Horrek guztiak motorraren benetako portaeratik oso gutxi gorabeherako eredu batera eramaten badu ere, mota horretako motorrei dagokienez gutxienez ondorio kualitatibo batzuk ateratzea ahalbidetzen du. Ez da ahaztu behar itsas motor handiak eta tren-trakziokoak diesel garaiko 2 ziklokoak direla.
Faseak
Konpresioa, 1-2 prozesua: konpresio adiabatiko itzulgarriko prozesu bat da (isentropikoa), hau da, kanpoaldearekin beroa trukatu gabe eta sistemari konprimitzeko egindako lan batekin. Pistoia, hilda dagoen tokian dagoela, bere igoera ibilbidea hasten du, zilindroan dagoen airea konprimituz. Horrek fluidoaren egoera termodinamikoa areagotzen du, presioa eta tenperatura areagotuz eta bolumen espezifikoa murriztuz. Idealizazioan, prozesua {\displaystyle p\cdot v ^ {k} = cte} {\displaystyle p\cdot v ^ {k} = cte} ekuazioak gobernatzen du. 2. puntuko presioak balio izango du:
denez
Konpresio-erlazioa: amaierako eta hasierako bolumenen arteko erlazioa da.
Adierazle adiabatikoa: presio konstanteko bero-ahalmenaren (Cp) eta bolumen konstanteko bero-ahalmenaren (Cv) arteko arrazoia da.
2- Errekuntza, 2-3 prozesua: idealizazio honetan, Qp beroaren ekarpena prozesu isobaro baten bidez sinplifikatzen da (presio konstantean). Hala ere, Diesel errekuntza askoz konplexuagoa da: goiko puntu hilaren (PMS) inguruan (oro har, lortu baino pixka bat lehenago, fluidoen inertzia termikoarekin lotutako arazoen ondorioz, hau da, injekzioaren eta bat-bateko hanturaren artean dagoen atzerapenaren ondorioz), erregaia injektatzen hasten da (automobilen motorretan, gasolioa, erregaia behar bezain autoinfekoa izatea nahikoa den arren). Injektoreak erregaia “atomizatu” egiten du eta, zilindroaren barruko atmosferarekin kontaktuan, lurruntzen hasten da.
Diesel motor baten erregaiak oso autoinflamagarria izan behar duenez (indar detonatzaile handia, Zetano altuaren indizea), gertatzen da, erregai osoaren injekzioa amaitu baino askoz lehenago, injektatutako lehen erregai tantak autoinflamatu egiten direla eta lehen errekuntza bati hasiera ematen diotela, oso turbulenta eta inperfektua izateagatik bereizgarria dena, aire eta erregai nahasketarik izan ez duelako. Etapa hau oso azkarra da, eta oraingo zikloan ez da ikusten, baina Diesel azkarra izeneko zikloan, non konpresio isokora bezala sinbolizatzen den konpresioaren amaieran. Ondoren, erre ez den masa freskoaren gainean, bigarren errekuntza bat ematen da, hedapen bidezko errekuntza izenekoa, askoz ere geldiagoa eta perfektuagoa, hemen prozesu isobero batek sinplifikatzen duena.
Difusio bidezko errekuntza honetan masa freskoaren% 80 inguru erre ohi da, horregatik aurreko etapa alde batera uzten da. Hala ere, egia da, halaber, presio-lan gehiena eta zikloaren galera eta atzeraezintasun gehienak hasierako errekuntzan gertatzen direla, eta, beraz, hori besterik gabe ez egiteak Diesel zikloaren eredu burutugabe batera eramango gaitu. Errekuntzaren ondorioa fluidoaren egoera termodinamikoaren bat-bateko igoera da, egia esan, errekuntzan askatutako energia kimikoaren ondorioz, eta eredu honetan fluido termodinamikoak jasotzen duen bero gisa interpretatu behar da, eta horren ondorioz prozesu isobalo itzulgarri batean hedatzen da.
3- Leherketa/Espantsioa, 3-4 prozesua: fluido termodinamikoaren hedapen isentropiko (adiabatikoa) baten bidez sinplifikatzen da, konpresioaren hasieran zegoen bolumen espezifikoraino. Errealitatean, errekuntzaren ondoren gasen egoera termodinamiko handiaren ondorioz hedatzen da; izan ere, horiek pistoia PMStik PMIra bultzatzen dute, eta lan bat sortzen dute. Kontuan izan, lau edo bi aldiko motor-ziklo orotan bezala, soilik lasterketa honetan, hedapenekoan, gertatzen dela lan bat.
Espantsio erlazioa:
Konpresio erlazioa:
4- Azken etapa, 4-1 prozesua: etapa hau prozesu isokoriko bat da (ihesa), hau da, bolumen konstantean. Espantsioaren azken presiotik konpresioaren hasierako presiora. Hertsiki, ez du inolako esanahi fisikorik, eta ad hoc baino ez da erabiltzen, ziklo ideala itxi ahal izateko. Hala ere, egile batzuek ez dute asebetetzen egindako idealizazio guztiekin, behin eta berriz errepikatzen dute etapa horri zeinu fisiko bat ematea, eta karga berritzearekin lotzen dute.
Beraz, arrazoitzen dute, hau da, konpresioaren aurretik eta hedapenaren ondoren gertatzen diren bi lasterketetan gertatzen dena: erretako masaren ihesa eta masa freskoaren onarpena. Hala ere, ihesaldia prozesu honek eskatzen duena baino askoz lan gehiago eskatzen duen prozesua da (bat ere ez), eta gainera, bi prozesuetako bakar bat ere ez da ematen, ezta asomo bidez ere, bolumen espezifiko konstantean.
Itxierako karreraren frakzioa kalkulatzeko moduak:
Non:
Pa: hasierako presioa
Pme: batez besteko presio eraginkorra
rc: onarpenaren itxiera-zerrenda
rk: konpresio-erlazioa
Vb: b bolumena
Garrantzitsua da nabarmentzea Diesel zikloan motorraren lau denborak ez direla inoiz nahastu behar idealizatzen duen ziklo termodinamikoarekin, bi denborari soilik erreferentzia egiten diena: konpresio-lasterketa eta hedapen-lasterketa; karga berritzeko prozesua … Diesel zikloaren prozesuetatik kanpo dago, eta zentzu hertsian prozesu termodinamikoa ere ez da.
Kanpo-errekuntzako motorrak
Kanpoko errekuntza-makinen errendimendua mugatzen duten arrazoiak honako hauek dira: galdaran tenperatura altuak lortzeko ezintasuna, lortzen den presioagatik; eta ikatzaren eta beste erregai baten bero-energiaren aprobetxamendua lortzeko zailtasuna.
Errekuntza kanpokoa bada, errekuntzaren beroa fluidora transferitzen da horma batetik, adibidez, bero-trukagailu batetik. Makina mota horrek ez du errekuntza-prozesurik eskatzen, instalazio nuklearretan gertatzen den bezala, ohiko prozedura den arren. Fluido motorrak inolako degradaziorik ez duenez, makina horiek ziklo itxikoak izan daitezke, eta gaur egun arrazoi ekonomikoengatik egiten da hori.
| Kanpo-errekuntzako motorrak |
|---|
| Fluido Kondentsagarria | Turbomakina | Ziklo irekiko edo itxiko lurrun-turbina |
| Alternatiboa | Ziklo irekiko edo itxiko lurrun-makina | |
| Fluido Ez-Kondentsagarria | Turbomakina | Ziklo itxiko gas turbina |
| Alternatiboa | Stirling motorea |
Teoria + ariketak (Alex Idoiagabeitia Anakabe – EIMA)
Formulak: (hemendik lortuak)
a) Errendimendua
Adibidea: Carnoten ziklo batean lana 50 ºC eta 800 ºC tartean egiten da. Kalkulatu errendimendua
b) Potentzia: denbora unitatean egindako lana
Abiaduraren arabera ere adieraz daiteke:
Formula horretan potentzia erlazionatzen da indarrarekin eta abiadurarekin. Analogiaz baliatuta, motorrari dagokionez, potentziaren balioa kalkulatzen da ardatzean lortutako momentu eragilea eta biraketa-abiadura biderkatuta.
P (emandako potentzia)= Pg (galdutako potentzia) + Pe (potentzia erabilgarria)
M = momentua n = biraketa abiadura
beraz,
d) Zilindrada unitarioa (Vu)
Diametro edo kalibrea (D): zilindroaren barneko diametroa da (mm-tan neurtua).
Ibiltartea (S): horrela deritza pistoiak GIP eta BIP puntuen artean egiten duen ibilbideari (mm-tan neurtua).
Ibiltarte-diametro erlazioa (S/D): ibiltartea eta diametroa erlazionatzen ditu.
Zilindrada unitarioa (Vu): zilindroaren bolumena da, GIP eta BIP puntuen artean (cm3tan neurtua).
e) Zilindrada osoa (Vt)
Zilindrada unitarioa: motorrak dituen zilindro kopuruaz (Z) biderkatuta lortuko dugu.
f) Konpresio-erlazioa (r): sarrera-prozesuaren amaieran, pistoia BIPen dagoenean, zilindroaren barneko bolumen guztia hartzen du gasak (Vu +Vc). Pistoia GIPen dagoenean, berriz, gasa konprimitu egiten da, eta errekuntza-ganberaren bolumena besterik ez du hartzen (Vc).
Bi bolumen horien arteko erlazioari konpresio-erlazioa esaten zaio, eta horrek baldintzatzen ditu bai konpresioaren azken tenperatura, bai presioa
g) Biraketa-momentua: Palanka-besoetan indarra aplikatzen denean lortutako biraketa-efektua
M = F · d
M = biraketa-momentua
F = indarra
d = distantzia
h) Lana
i ) Angelua
Indar horrek egiten duen ibilbideak jiratutako arkuarekin bat egingo du, eta bere balioa kalkulatzeko, aski dugu angelua (radianetan )
Adibidea: Automobil baten gurpilean 650 N·m-ko indar-parea dugu. Baldin eta gurpilaren diametroa 0,5 m-koa bada, zenbateko lana egin beharko dugu 2000m ibiltzeko?
Gurpilak zenbat buelta emango dituen jakiteko, ibili beharreko distantzia zati zirkunferentziaren luzera egingo dugu
Neurri-unitateak:
Ariketak:
a) 9 ariketa soluzioekin (hemendik ekarria)
b ) Soluziodun ariketak (26. orritik hasita)
Bibliografia: Wikipedia (motor térmico)