Relatório de Máquinas Térmicas

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Máquinas Térmicas

Claudia Jaqueline Perozzi – 527901 – email: [e-mail]

Gabriel Luiz Zagatti Sabino – 527756 – email: [e-mail]

Gabrielle Schultz Braz – 528697 – email: [e-mail]

José Vítor Teixeira Perez– 527772 – email: [e-mail]

Física Experimental II – Curso Engenharias Mecânica e Química – Turma L1 - Professor Responsável: Vágner Ricardo de Araújo Pereira

Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos

Resumo. O presente trabalho mostra que o motor nos traz aspectos bons e ruins e nos auxiliam em varias funções, mas pode causar problemas de saúde e ambiental. Além de proporcionar impactos econômicos e sociais no país.

Palavras chave: Ciclos, pressão, cilindros, volume.

Introdução

As etapas do processo de combustão são:

1.Admissão

A primeira etapa, também denominada de primeiro tempo, é chamada admissão. Nessa etapa a válvula de admissão permite a entrada, na câmara de combustão, de uma mistura de ar e combustível enquanto o pistão se move de forma a aumentar o espaço no interior da câmara, vide figura 1.

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Figura 1: Admissão.

2. Compressão

A segunda etapa é a compressão. Nesta o pistão se move de forma a comprimir a mistura, fazendo seu volume diminuir. Aqui ocorre uma compressão adiabática e em seguida a máquina térmica recebe calor numa transformação isocórica, vide figura 2.

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Figura 2: Compressão.

3.Ignição

 A terceira etapa denomina-se explosão. No término da compressão um dispositivo elétrico gera uma centelha que ocasiona a explosão da mistura ocasionando sua expansão, vide figura 3.

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Figura 3: Ingnição.

4.Exaustão

Após isto ocorre então o quarto tempo quando a válvula de saída abre e permite a exaustão do gás queimado na explosão. A expansão adiabática leva a máquina ao próximo estado, onde ela perde calor e retorna ao seu estado inicial, onde o ciclo se reinicia, vide figura 4.

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Figura 4: Exaustão.

Ciclo Otto

A figura 5 é referente a um diagrama pV de um modelo idealizado para os processos termodinâmicos que ocorrem em um motor que queima gasolina. A mistura de ar e gasolina ocorre no ponto a. A mistura é comprimida adiabaticamente até o ponto b e a seguir sofre ignição. O calor Qh é fornecido ao sistema pela queima da gasolina ao longo da linha bc, e o tempo no qual o trabalho é realizado é a expansão adiabática até o ponto d, como mostra as figuras 6 e 7.

O gás é resfriado até a temperatura do ar externo ao longo da linha da; durante esse processo, o calor Qc é rejeitado. Na prática, ele deixa a máquina como gás de exaustão e não retorna para o sistema. Porém, como uma equivalente quantidade de ar e gasolina entra no sistema, podemos considerar o processo como cíclico. (YOUNG; FREEDMAN, 2003).

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Figura 5: Ciclo teórico do motor Otto.

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Figura 6: Esquema do motor Otto.

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Figura 7: Ciclo real do motor Otto.

Ciclo Diesel

O motor Diesel possui ciclo semelhante ao ciclo do motor gasolina. A diferença mais importante é que não existe combustível no cilindro no início do tempo de compressão. Um pouco antes o início do tempo da potência, os injetores começam a injetar combustível diretamente no cilindro, com uma velocidade suficiente para manter a pressão constante durante a primeira parte do tempo da potência. Em virtude da elevada temperatura resultante da compressão adiabática, o combustível explode espontaneamente a medida que ele é injetado; não é necessário usar nenhuma vela de ignição, como mostra a figura 8.

O ciclo Diesel idealizado é indicado na figura 9. Começando no ponto 1, o ar é comprimido adiabaticamente até o ponto 2, aquecido a pressão constante até o ponto 3, expandindo adiabaticamente até o ponto 4, e resfriando até o volume constante até o ponto 1. Como não existe nenhum combustível no cilindro durante a maior parte do tempo de compressão, não pode ocorrer pré-ignição. (YOUNG; FREEDMAN,2003).

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Figura 8: Esquema motor Diesel.

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Figura 9: Ciclo motor Diesel.

Ciclo Carnot

O ciclo de Carnot é idealizado pelo fato de ser reversível. O ciclo pode ser revertido, fazendo-se apenas modificações infinitesimais nas condições externas. O ciclo operando como motor, consiste nos 4 estágios seguintes, vide figura 11.

1. Uma expansão isotérmica reversível em “LM”. O calor “NO” é acrescentado ao sistema.
2. Um processo adiabático reversível: A temperatura do sistema cai de “LM” para “N”.
3. Uma compressão isotérmica reversível em “N”: O calor “NO” é retirado do sistema.
4. Um processo adiabático reversível para completar o ciclo: A temperatura do sistema aumenta de volta de “N” para “LM”

A figura 10 mostra em um diagrama pV o ciclo do motor Carnot para o caso de um gás ideal como substância de trabalho. Mostram-se esquematicamente as transferências de energia, com o trabalho resultante “A” igual a área delimitada pelo ciclo (KELLER; GETTYS; SKOVE, 1997).

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Figura 10: Ciclo de Carnot.

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Figura 11: Esquema do motor Carnot.

Procedimento Experimental

Começamos o trabalho adquirindo conhecimentos sobre o motor a combustão através da explicação do professor, que usando um bloco de motor demonstrou como funciona o giro a partir do movimento dos pistões que ligados ao virabrequim fazem o motor funcionar.