ATPS TERMODINAMICA

ATPS DE TERMODINAMICA

ETAPA 1

PASSO 1

1. Eles são multicombustíveis. Combustíveis líquidos ou gasosos, carvão, produtos de liquefação ou gasificação de carvão, biomassa, lixos urbanos, etc. É possível mudar de combustível durante a operação, sem necessidade de parar ou ajustar o motor. Energia nuclear ou solar também pode constituir a fonte de calor.
2. É verdadeiramente multi-combustível, pode utilizar praticamente qualquer fonte energética( gasolina,etanol,metanol e etc...). Basta gerar uma diferença de temperatura significativa entre a câmara quente e a câmara fria para produzir trabalho (quanto maior a diferença de temperatura, maior é a eficiência do processo e mais compacto o motor);A qualidade do combustível não precisa ser tão grande, um fator que contribui na redução do custo de produção do combustível;Com a utilização de combustível radioisótopo pode-se uma fonte de energia primaria de longa duração para certos motores Stirling usados para mover corações artificiais e equipamentos de operação instalados em naves espaciais;Não há carburadores, sistemas de ignição, válvulas, ou outros mecanismos complicados. Este tipo de motores opera através da expansão do ar quando este é aquecido, e a contração deste mesmo ar quando arrefece;
3. O etileno glicol adicionado no liquido de arrefecimento tem a temperatura de congelamento de -12ºC, e a de ebulição 197,3ºC. Com 50% de adição do etileno glicol à água do arrefecimento faz com que a temperatura de congelamento seja inferior a -33C e a de ebulição superior a 163ºC.

O termômetro utilizado é o sensor de temperatura da água

1. O ciclo Stirling é realizado mediante o início e a manutenção de condições estáveis de uma oscilação cíclica do fluido utilizado, de modo que, numa região definida do dispositivo que gera o ciclo, o fluido esteja em expansão e em seguida, resfriado e em outra região esteja em compressão e em seguida aquecido. A parte aquecida produz calor e a parte arrefecida extrai o calor do ambiente exterior, provocando assim o efeito frigorífico.

O ciclo é assim designado, uma vez que é realizado com um funcionamento invertido, como máquina frigorífica, do motor Stirling, que passa a ser assim designado como "máquina frigorífica Stirling".

O ciclo frigorífico Stirling, embora atualmente pouco conhecido e pouco utilizado, tem a caraterística importante de não obrigar a qualquer alteração do estado do fluido do ciclo. Ao contrário, os restantes ciclos são obrigados e limitados a operar sob gamas precisas de temperaturas e tais limites são estabelecidos pelo tipo de fluido utilizado, ocorrendo o funcionamento óptimo a temperaturas próximas das da evaporação do fluido. O ciclo de Stirling é igualmente eficiente a todas as temperaturas e utiliza sempre o mesmo fluido, não sendo este portanto particularmente vinculativo, desde que seja gasoso com as temperaturas de operação. Quando as temperaturas de operação são muito baixas, podem ser utilizados como fluidos o hélio ou o hidrogénio. O ciclo pode ser assim utilizado a temperaturas mínimas e pode ser utilizado para produzir fluidos externos (gases liquefeitos) à temperatura de quase zero absoluto. O ciclo Stirling é assim o único adequado para temperaturas muito baixas. ...

PASSO 2

ETAPA 1

1) A primeira Lei da termodinâmica, conhecemos como o princípio da conservação de energia aplicada, onde torna possível prever o comportamento de um sistema gasoso ao passar por uma transformação termodinâmica. Um motor não pode criar ou consumir energia sozinho, mas apenas pode armazenar ou transferir como trabalho, ao receber calor o motor realiza um trabalho aumentando a energia interna do sistema.

ΔU = Q + W

2)  O modo mais comum de transferência de calor nos motores automotivos é a condução, principalmente por ser de metal, que é um ótimo condutor. Quando realiza a queima gerando a combustão, automaticamente esquenta o motor e a função do sistema de arrefecimento é controlar essa temperatura para que não haja danos ao mesmo. Temos também: convecção, radiação etc.

3) Condução: Modo de transferência líquidos e sólidos em repouso. A intensidade é função do material e do gradiente de temperatura. É a forma de transferência de calor no cabeçote, paredes do cilindro, pistão, bloco e coletores, onde: q = fluxo de calor (W/m²), k = condutibilidade térmica (W/m/K), A = área transversal de transferência (m2).  Convecção: No motor a convecção é forçada, em regime turbulento, pois existe bombeamento dos fluidos; Depende de relações empíricas específicas para cada tipo de geometria e escoamento; Convecção é a forma de transferência de calor entre os gases e líquidos e as paredes dos componentes do motor, onde: h = coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m²/K), Tw = temperatura da superfície da parede sólida (K) T= temperatura média do fluido (K). Radiação: Forma de transferência entre corpos quentes e frios por meio de absorção e emissão de ondas eletromagnéticas; A intensidade é função da diferença de temperaturas; Depende de parâmetros de forma, absorção e emissividade específicos para cada tipo material e geometria; É um modo secundário de transferência de calor entre os gases quentes durante a queima e as paredes do cilindro; É mais significativo em motores de ignição por compressão (ciclo Diesel) devido a presença de fuligem durante uma fase da queima do combustível no cilindro; Existe radiação térmica proveniente do coletor de escape, onde: Α = constante de Stefan-Boltzmann = 5,67x10-8 W/m²/K4 € = emissividade Ff = fator de forma Tw = temperatura da superfície da parede sólida (K) Tg = temperatura média do fluido (K).  A transferência de calor afeta a eficiência e o desempenho dos motores através dos seguintes parâmetros: Temperatura e pressão dos gases de combustão(afeta potência útil); Consumo específico de combustível; Troca de calor para os gases não queimados, o que limita a taxa de compressão; Aquecimento da válvula de exaustão, que interfere na eficiência volumétrica de admissão; Emissões de CO e HC queimados na exaustão; Temperatura dos gases de exaustão, que controla recuperadores e turbo compressores; Aquecimento do óleo, que gera atrito; Expansão térmica dos componentes (anéis, pistões, cilindros, etc.) carrega o sistema de resfriamento e seus acessórios; Temperatura máxima típica do gás queimado: 2200 ºC (2500 K). Temperatura máxima do material da parede do cilindro: Ferro fundido 400 ºC (673 K). Lubrificante: 180 ºC (453 K). Ligas de alumínio: 300 ºC (573 K). Pico de fluxo de calor para as paredes do cilindro: 0,5 a 10 MW/ m².