Atps fenomenos de transporte

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Faculdade Anhanguera

Termodinâmica e sistemas térmicos

Orientador: Mario Bejarano

        Engenharia de Produção -  6º semestre

        

Adilson Fabri	7417592855
André Meneis Davi	9977021579
Gilene Soares de Souza	7245592830
José Ronaldo da Silva	7248604346
Vanderlei dos Santos Pereira	8042762418
Welington Coutinho	7632734685

                                                             

                                           

Sumaré

2016

Sumário

1-Introdução        

2-Desafio        

2.1-Objetivo do Desafio        

3- Combustível para o motor stirling        

3.1-Motor multi-combustível        

4-Faixa de temperatura do liquido arrefecimento        

4.1-Justificar porque o ciclo é mais adequado para temperaturas baixas        

5-Primeira lei da termodinâmica        

6-Modos de transferência de calor        

6.1-Condução        

6.2-Convecção        

6.3-Radiação        

7-Relação transferência de calor x Material        

8-Modos de economia        

11-Bibliografia        

1-Introdução

Termodinâmica é a área da Física que se ocupa com a energia, os diversos conceitos e leis que descrevem a conversão de uma forma de energia na outra e os vários sistemas utilizados para efetuar essa conversão. A termodinâmica se ocupa em geral com sistemas em equilíbrio. Por meio de seus conceitos fundamentais e princípios básicos, pode ser descrito o comportamento de um sistema quando as variáveis volume, pressão e temperatura são alteradas. Essa disciplina cobre um amplo campo e inclui o estudo de muitos sistemas, por exemplo aqueles que se ocupam com forças e potenciais químicos, térmicos, mecânicos e elétricos. Neste trabalho haverá uma limitação na amplitude dos estudos decorrente do público ao qual se destina.

2-Desafio

O estudo de máquinas térmicas constitui um dos pilares da termodinâmica, devido à sua grande importância prática, como por exemplo, no desenvolvimento de turbinas e motores, dos mais variados tipos.

Teoricamente, o motor Stirling é uma máquina térmica o mais eficiente possível. Alguns protótipos construídos pela empresa holandesa Phillips nos anos 1950 e 1960 chegaram a índices de 45%, superando facilmente os motores a gasolina, diesel e as máquinas a vapor (eficiência entre 20% e 30%). Este tipo de motor funciona com um ciclo termodinâmico composto de 4 fases e executado em 2 tempos do pistão: compressão isotérmica (=temperatura constante), aquecimento isocórico (=volume constante), expansão isotérmica e arrefecimento isocórico. Este é o ciclo idealizado (válido para gases perfeitos), que diverge do ciclo real medido por instrumentos. Não obstante, encontra-se muito próximo do chamado Ciclo de Carnot, que estabelece o limite teórico máximo de rendimento das máquinas térmicas. Este é o ciclo idealizado (válido para gases perfeitos), que diverge do ciclo real.

2.1-Objetivo do Desafio

Nosso objetivo é pesquisar e transcrever assuntos relacionados a Termodinâmica, e através dos fundamentos da termodinâmica, desenvolver um relatório onde se refere a funcionamento de motores a combustão, especialmente o Stirling, do qual teremos que entender seu funcionamento, demonstrar todas as teorias (cálculos, gráficos, diagramas), explorar qual o combustível ideal  e construir um motor caseiro com a lições aprendidas.

3- Combustível para o motor stirling        

Certamente o primeiro combustível utilizado pela humanidade foi biomassa. Com a descoberta dos combustíveis fosseis seu uso ficou mais restrito. Com a redução constante das reservas de combustíveis fosseis, sendo estes não renováveis, aliado à grande poluição causada com a queima dos mesmos, o uso da biomassa como combustível volta a ganhar força.

Os motores Stirling, também conhecidos como motor de combustão externa, apresentam a vantagem de poder operar com diversos tipos de combustíveis, uma vez que a combustão ocorre externamente ao motor. E, portanto, uma aplicação de interesse para essa tecnologia é o uso de biomassa, por exemplo, resíduos de madeira, como combustível.

O modelo original de Stirling foi baseado no conceito da utilização de um simples cilindro equipado com dois pistões. Dois pistões, um êmbolo e um pistão de energia, operam por um virabrequim. Usualmente, o êmbolo guia o pistão de energia por 90°. O sistema fechado é carregado com gás permanente, usualmente hidrogênio ou hélio. Hidrogênio, entretanto, é considerado o fluido de trabalho mais estável para o motor de Stirling. Uma câmara de combustão localizada no topo do cilindro, abastece o aquecimento indireto do gás. Gás em alta pressão, na ordem de 100 a 200 atm, são observadas no motor de Stirling. O gás utilizado nos modelos mais simples é o ar; hélio ou hidrogênio pressurizado (até 150kgf/cm2) são empregados nas versões de alta potência e rendimento, por serem gases com condutividade térmica mais elevada e menor viscosidade, isto é, transportam energia térmica (calor) mais rapidamente e têm menor resistência ao escoamento, o que implica menos perdas por atrito. Ao contrário dos motores de combustão interna, o fluido de trabalho nunca deixa o interior do motor; trata-se, portanto de uma máquina de ciclo fechado.