les màquines tèrmiques

LES MÀQUINES TÈRMIQUES

TECNOLOGIA 3r ESO

1. Els motors

• Màquines complexes que transformen energia de diferents tipus en energia mecànica capaç de realitzar un treball.

– Energia de la gasolina moviment vehicle

– Energia hidràulica energia elèctrica

Tipus de motors

Segons la font d’energia que utilitzen:

– Musculars

– Hidràulics

– Eòlics

– Tèrmics

– Elèctrics

– Pneumàtics

Els motors al llarg de la història

Força muscular

Elements naturals

Màquina de vapor

Motor de combustió internaMotors elèctrics

2. Les màquines tèrmiques

Transformen l’energia tèrmica o calorífica en energia

mecànica, o a l’inrevés.

Màquines tèrmiques

De combustió externa

De combustió interna

Alternatives

Alternatives

Rotatives

Rotatives

Màquines de vapor

Turbines de vapor

D’encesa per guspira

D’encesa per compressió

Turbines de gas de cicle obertMotor Wankel

2.1. Màquines tèrmiques de combustió externa

La combustió es produeix fora de la màquina.

– Màquina de vapor

– Turbina de vapor

2.1.1. Màquina de vapor

• Màquina de combustió externa i alternativa.

• Transforma l’energia expansiva del vapor d’aigua en energia mecànica.

• Alternativa:

– Pistó fa un moviment rectilini

– Mecanisme Biela – manovella el transforma a moviment rotatori

2.1.1. Màquina de vapor

• Màquina de Newcomen (1712)

2.1.1. Màquina de vapor

• Màquina de vapor de James Watt (1769)

2.1.1.Màquina de vapor

MÀQUINA DE WATT1. La crema de combustible escalfa un

circuit tancat d’aigua i produeix vapor2. El vapor és conduït dins d’un cilindre. La

pressió del vapor fa moure un èmbol o pistó.

3. Mitjançant un mecanisme biela-manovella es mou una roda motriu.

4. Un sistema lligat a l’èmbol regula l’entrada i sortida del vapor

5. El vapor d’aigua pot ser alliberat a l’atmosfera o bé reaprofitat per condensació

2.1.1. Màquina de vapor

• Regulador de boles o de Watt (1788)

– Controla la velocitat de la màquina de vapor

2.1.1. Màquina de vapor

• Animació del regulador de boles

• Com funciona la màquina de vapor

• Vídeo de les màquines de vapor

• Animació màquina de vapor de Watt (anglès)

• Stephenson’s rocket

• Pales de vapor d’un vaixell

2.1.2.Turbina de vapor

• Màquina de combustió externa i rotativa.

• Transforma l’energia tèrmica de la combustió en energia cinètica del vapor que mou els àleps de la turbina.

• Rotativa: el moviment generat és rotatiu. No cal incloure un mecanisme de transformació del moviment.

2.1.2. Turbina de vapor

• Funcionament molt simple:1. Caldera on s’obté vapor fent bullir

aigua

2. Vapor circula cap a la turbina per les toveres

3. La pressió del vapor sobre els àleps del rotor de la turbina fa que aquest giri

4. El vapor es condensa i torna a la caldera

2.1.2.Turbina de vapor

• 2 tipus:

– Turbina d’acció: l’energia cinètica del vapor mou els àleps de la turbina

– Turbina d’acció i reacció: àleps fixos i mòbils alterns. Els àleps fixos fan de toveres

2.1.2. Turbina de vapor

• Les centrals tèrmiques i les centrals nuclears treballen amb turbines de vapor d’acció i reacció amb pressions diferents

2.1.2.Turbina de vapor

• Vídeo del funcionament d’una turbina de vapor.

• Animació sobre la turbina de vapor

2.2. Màquines tèrmiques de combustió interna

• Màquines tèrmiques en les quals la combustió es produeix dins de la màquina.

• 2 tipus:

– Motors d’explosió

• Motors d’encesa per guspira (Otto)

• Motors d’encesa per compressió (dièsel)

– Motors de reacció

2.2.1. Motors d’explosió

• Aprofiten l’expansió que es produeix a l’explotar un gas.

• En funció de COM es produeix l’explosió:– Encesa per guspira o Otto.

– Encesa per compressió o dièsel.

• En funció del NOMBRE de fases:– Motors 2T

– Motors 4T

• Motors alternatius

2.2.1. Motors d’explosió

PARTS D’UN MOTOR D’EXPLOSIÓ

2.2.1. Motors d’explosió

1. LA CULATA

– Vàlvules d’admissió

– Vàlvules d’escapament

– Arbre de lleves

– Tapa de la culata

– Col·lectors d’admissió i d’escapament

2.2.1. Motors d’explosió

2. EL BLOC

– El pistó

– La biela

– El cigonyal

– La corretja de distribució

– La bugia

Interior del bloc

2.2.1. Motors d’explosió

3. EL CÀRTER– Protegeix el cigonyal

– Dipòsit d’oli lubricant

4. ELEMENTS AUXILIARS– Sistema d’injecció

– Sistema d’encesa

– Sistema de lubrificació

– Sistema de refrigeració

2.2.1.Motors d’explosió

2.2.1.1. MOTOR D’EXPLOSIÓ 4T DE

GASOLINA (OTTO)

– Cicle de 4 temps o fases

• Admissió

• Compressió

• Explosió

• Escapament

2.2.1. Motors d’explosió

2.2.1.1. MOTOR D’EXPLOSIÓ 4T DE GASOLINA (OTTO)

• Quèquicom. El motor de bat a bat.

• Vídeo Ford.

• Funcionament del motor de gasolina (MUD)

2.2.1. Motors d’explosió

2.2.1.2. MOTOR DE 4T DE GASOIL (DIÈSEL)

Encesa del motor degut a les altes temperatures provocades per l’alta pressió.

No necessita bugies.

4 temps o fases:

• Admissió

• Compressió

• Explosió

• Escapament Vídeo motor 4T diesel

2.2.1. Motors d’explosió

2.2.1.3. MOTORS D’EXPLOSIÓ DE 2T• Lleugers i senzills• Funcionament similar als motors de 4T• No tenen vàlvules ni arbre de lleves• Realitzen els 4T en 2 moviments del pistó:

– 1r temps: admissió + compressió– 2n temps: explosió + escapament

• Econòmics• Usats en màquines de poca potència• Mescla gasolina + oli (2-4%)

2.2.1. Motors d’explosió

2.2.1.3. MOTOR D’EXPLOSIÓ DE 2T

FUNCIONAMENT

Funcionament del motor de 2T

2.2.2. Motors de Reacció

• Segueixen el principi d’acció-reacció (3a Llei de Newton)

• Motors rotatius• Són turbines de gas de cicle obert• També s’anomenen turboreactors

2.2.2. Motors de Reacció

FUNCIONAMENT GENERAL- El compressor xucla aire a gran velocitat

- Àleps impulsen aire a gran pressió dins les cambres de combustió

- Injectors injecten combustible (querosè)

- Combustió del querosè

- Turbina fa girar el compressor

- Expulsió dels gasos per les toveres

2.2.2. Motors de Reacció

2.2.2. Motors de Reacció

TIPUS:

- Turboreactor

- Turbofan

- Turbohèlix

2.2.2. Motor de Reacció

• Funcionament del motor de reacció

• Motor de reacció (en anglès subtitulat)

• Jet engine animation

2.2.3. Motor Wankel

• Màquina rotativa de combustió interna

• 4 temps en una sola rotació de l’eix motriu.

• 1 gir del motor = 3 admissions + 3 compressions + 3 explosions + 3 escapaments

2.2.3. Motor Wankel

• Vídeo motor Wankel

CARACTERÍSTIQUES DELS MOTORS

1. LA CILINDRADA

Suma dels volums de tots els cilindres d’un motor.

2. LA RELACIÓ DE COMPRESSIÓ

3. LA POTÈNCIA I EL PARELL MOTOR