Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

Màquines tèrmiques - Coggle Diagram

- - - - La calor flueix sempre des d'un cos calent fins a un altre de fred espontàniament, però no a l'inrevés; per fer-ho cal efectuar un treball per mitjà de determinats dispositius
      - El treball es pot convertir directament i íntegrament en calor, però per convertir la calor en treball calen dispositius, que, a més, no ho faran mai íntegrament.
      - Aquests dispositius capaços d'extreure la calor d'un cos fred i cedir-lo a un de calent o de convertir la calor en una certa quantitat de treball són precisament les màquines tèrmiques.
  - - - El cicle s'inicia en un estat 1, en el qual s'absorbeix calor Qh isotèrmicament d'una font tèrmica calenta a una temperatura Th
      - El gas s'expandeix isotèrmicament a una temperatura Th (K), fins a l'estat 2.
      - De l'estat 2 es passa al 3 amb una altra expansió, aquest cop adiabàticament, és a dir, en un sistema aïllat sense bescanvi de calor.
      - De l'estat 3 es passa al 4 amb una compressió isotèrmica a Tc, de manera inversa al procés seguit anteriorment en el pas 2
      - Finalment, en una altra compressió, aquest cop també adiabàtica, es torna a l'estat inicial.
- - - - Turbines de vapor
        
        Turbines d'acció
        
        A les turbines, el vapor procedent de la caldera arriba a una roda fixa que conté una sèrie de toveres equidistants del centre i repartides uniformement. A les toveres, el vapor s'expansiona i transforma la seva energia potencial en cinètica. Llavors, el vapor a gran velocitat incideix sobre els àleps d'una roda o rodet que es troba a continuació, i l'obliga a girar.
        
        Turbines de reacció
        
        contenen una sèrie de rodets amb àleps a tota la perifèria, uns de fixos i uns altres de mòbils, col·locats alternativament amb diàmetres creixents. El vapor, llavors, entra frontalment passant a través dels àleps dels rodets, on els fixos actuen de manera similar a les toveres, ja que orienten el vapor cap als rodets mòbils, que estan connectats a l'arbre de sortida. El diàmetre creixent és causat per l'augment de velocitat del vapor a mesura que s'expansiona i perd pressió.
      - Cicles termodinàmics
        
        En aquests tipus de màquines és on millor es pot fer una aproximació a la màquina ideal de Carnot. Aquests funcionen seguint els següents passos:
        
        3.A la turbina hi ha una expansió adiabàtica i la temperatura i la pressió baixen
        
        4.El vapor surt de la turbina i va al condensador, on es condensa l'aigua a temperatura Tc constant, també a causa del canvi de fase, invers a l'inicial . És, per tant, una compressió isotèrmica a causa de la reducció de volum. Hi ha una cessió de calor Qc a la font freda, que és la substància de refrigeració.
        
        2-A la caldera, l'aigua es vaporitza a causa de la calor absorbida i la temperatura es manté constant per raó del canvi de fase. Per tant, s'expandeix isotèrmicament
        
        5.l'aigua és comprimida adiabàticament fins a la pressió de la caldera perquè hi pugui tornar a entrar
        
        1.Al forn o als cremadors es duu a terme la combustió, de carbó, gasoil, fuel, gas o qualsevol altre material combustible. La calor generada en aquesta font calenta Qh és absorbida per l'aigua de la caldera.
      - Instal·lacions de vapor
        
        El vapor procedent de la turbina, un cop condensat i transformat en aigua líquida, s'impulsa per una bomba a la caldera. Prèviament passa per l'economitzador, on l'escalfen els fums procedents de la combustió que surten de la caldera. Finalment, abans de ser alliberats a l'exterior per la xemeneia, els fums escalfen l'aire fred de l'exterior, necessari per a la combustió, per mitjà d'un bescanviador de calor format per una sèrie de conductes. Tot plegat augmenta el rendiment de la instal·lació, ja que els fums procedents de la combustió que surten de la caldera són molt calents, i amb aquests dispositius es refreden i la calor cedida és aprofitada pel sistema.
  - - - Màquines tèrmiques alternatives d'encesa per guspira
        
        Motor 4T
        
        La màquina de combustió interna alternativa més emprada és el motor de quatre temps que segueix el cicle Otto. Els motors de quatre temps (4T) utilitzen la gasolina com a combustible i transformen l'energia tèrmica en mecànica provocant un impuls en el pistó que transforma el seu moviment alternatiu en circular mitjançant un mecanisme biela-maneta. Aquest està dividit en temps
        
        2.Temps de compressió
        
        Un cop tancada la vàlvula d'admissió, amb el moviment ascendent del pistó comença la compressió fins a una mica abans que el pistó arribi al PMS.
        
        4.Temps d'escapament
        
        Una mica abans que el pistó hagi arribat al PMI, s'obren les vàlvules d'escapament i comencen a sortir els gasos de la combustió.
        
        3.Temps d'explosió
        
        Una mica abans d'arribar al PMS, s'injecta la gasolina dins el conducte d'admissió o directament a la cambra de combustió on hi ha l'aire comprimit anteriorment. Un cop efectuada la injecció, es provoca l'explosió mitjançant una guspira d'origen elèctric produïda per la bugia, que inflama la mescla aire-combustible. En aquest moment, la pressió i la temperatura augmenten considerablement a causa de la calor aportada per la combustió. Els gasos resultants empenyen amb força el pistó cap al PMI.
        
        1.Temps d'admissió.
        
        Comença quan el pistó ha baixat una mica respecte del PMS.En baixar una mica amb les vàlvules tancades, es crea una depressió dins el cilindre que, quan les vàlvules d'admissió s'obren, facilita l'entrada d'aire provinent de l'exterior prèviament filtrat i a vegades escalfat.Uuna mica després del PMI, de manera que asseguren una bona emplenada del cilindre.
        
        Motor 2t
        
        En els motors de dos temps, els processos termodinàmics són els mateixos; allò que varia és la forma com es produeixen. Així, l'admissió i la compressió s'esdevenen simultàniament, com l'explosió i l'escapament. D'aquesta manera, un motor de dos temps teòricament hauria de tenir una potència doble que la d'un motor de quatre temps de les mateixes característiques.ls motors de dos temps, tant per la senzillesa constructiva que suposa no dur vàlvules ni arbre de lleves, com pel seu pes reduït, són econòmics i molt indicats per accionar màquines de poca potència
      - Màquines tèrmiques alternatives d'encesa per compressió
        
        Els cicles poden ser de dos i quatre temps, encara que el més corrent és aquest últim. En els cicles de quatre temps, durant l'admissió s'omple el cilindre només d'aire, i es comprimeix a una pressió molt superior a la d'un cicle Otto, la qual cosa provoca que la temperatura augmenti considerablement. Poc abans d'arribar al PMS, mitjançant un injector, s'introdueix el combustible finament atomitzat i a una pressió de més de 15 000 kPa dins la cambra de combustió. A causa de l'alta pressió (>3 000 kPa) i temperatura (>600 ºC), el combustible s'inflama espontàniament, sense que hi hagi un front de flama que avanci, i la combustió es produeix simultàniament en tots els punts de la cambra de combustió.
  - - - El motor Wankel va ser dissenyat per l'enginyer alemany Felix Wankel i es va engegar per primera vegada el 1963 després d'anys d'investigació. El motor duu a terme els mateixos cicles que un motor Otto, però l'un darrere l'altre en una sola rotació de l'eix motriu. Durant un gir del rotor es duen a terme tres admissions, tres compressions, tres explosions i tres escapaments. Per fer-ho, el motor duu un rotor, en forma de triangle equilàter amb els costats corbats enfora, que gira excèntricament dins d'una superfície interior que té la forma d'una cambra ovalada.
    - - El seu funcionament es basa en l'energia cinètica d'uns gasos que passen a gran velocitat pels àleps d'una turbina i l'obliguen a girar. Per això, mitjançant un conducte s'aspira aire i es comprimeix dins d'una cambra on s'injecta el gas o un combustible líquid polvoritzat que, barrejat amb l'aire, inicia la combustió. Els gasos produïts en la combustió surten a gran velocitat, passen per la turbina i la fan girar