Principiul de functionare a motoarelor termice

Principiul de functionare a motoarelor termice

Timpul I: Absortia. Presupunem pistonul in capatul de jos al cilindrului. Supapa S, numita supapa de admisie, este deschisa iar supapa S', numita supapa de evacuare, este inchisa. Cand pistonul se trage in cilindru, aspira amestecul exploziv de aer si benzina din carburator.

Timpul II: Compresia. Supapa de admisie se inchide si pistonul care intra in cilindru comprima continutul.

Timpul III: Aprinderea (ignitia). Pistonul a ajuns in capatul de sus al cilindrului. In acest moment, o scanteie electrica se produce in punctul B (bujie) si aprinde amestecul, facandu-l sa impinga pistonul in jos datorita cresterii bruste a volumului amestecului ce tocmai a explodat.

Timpul IV: Evacuarea. Pistonul a ajuns in capatul de jos al cilindrului. Supapa de evacuare S' se deschide iar pistonul, in virtutea impulsului capatat, se intoarce si evacueaza gazele de ardere prin S'.

Intregul ciclu poate fi reprezentat in urmatoarea diagrama:

Se poate observa cu usurinta ca ciclul de functionare al motorului cu ardere interna difera de cel al masinii cu vapori. La motorul cu explozie in patru timpi, descris anterior, gasim doua cicluri

cuplate care sunt parcurse unul dupa celalalt, in sensuri contrare. Ele corespund celor patru timpi, respectiv miscarii pistonului, in intervalul dintre doua explozii consecutive.

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

Si in acest caz aria mare corespunde producerii lucrului mecanic util iar cea mica a lucrului mecanic consumat de masina in timpul functionarii.

Din analiza diagramei rezulta ca masinile termice parcurg un ciclu inchis prin care toti parametrii de stare sunt adusi in situatia initiala. Din analiza ariilor celor doua cicluri putem deduce randamentul acestor masini.

In continuare este prezentat un ciclu ideal de functionare a unei masini termice, comparandu-l cu cercul real descris anterior, pentru a imbunatati randamentul acestor masini. Ciclul ideal se numeste ciclul Carnot si are urmatoarea forma:

Asa dupa cum se vede, el descrie doua curbe izoterme pe portiunile A-B si C-D si doua curbe adiabatice pe portiunile B-C si D-A. Aceste transformari sunt in anumite conditii ideale si deci si o masina termica ce ar functiona dupa acest ciclu ar avea randamentul ideal:

h = (T₁ - T₂) / T₁

T₁ - temperatura de intrare

T₂ - temperatura de iesire

Pentru a se realiza acest randament, trecerea de la T1 la T2 trebuie sa se faca brusc, astfel ca vaporii sa nu intalneasca pe drum temperaturi intermediare iar transformarile sa fie perfect reversibile.

Masinile termice nu ating niciodata randamentul maxim ideal, fiind destul de departe de acesta.

Acestea sunt cateva randamente ale unor masini termice:

1.     Masina cu abur simpla = 1,7%

2.     Masina cu abur perfectionata = 16%

3.     Turbinele cu vapori = 20%

4.     Motorul de automobil = 31%

5.     Motorul Diesel = 41%

Exista si alternative la motoarele termice (de exemplu motorul electric ce functioneaza pe baza de curent electric care este transformat in cimp magnetic) si care prezinta si resurse practic inepuizabile dar datorita costurilor carburantilor si posibilitatilor de a-i inmagazina, motoarele termice au ramas mult timp cele mai des intalnite.

Cele mai clare exemple de motoare termice sunt motorul cu ardere interna pentru ca este si cel care se foloseste la automobile si motorul cu aburi folosit la locomotive in zone neelectrificate.

In zona noastra exista chiar Termocentrala Mintia care produce curent electric bazadu-se pe principiul motoarelor termice. Vaporii de apa sunt incalziti pana la temperaturi ce depasesc 100°C si apoi sunt eliberati cu presiune pe paletele unei turbine generatoare, producand lucru mecanic prin rotirea acesteia.