Apostila Máquinas Térmicas

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Ciclo Diesel

O Motor Diesel ou motor de ignição por compressão é um motor de combustão interna inventado pelo engenheiro alemão Rudolf Diesel (1858-1913), em que a combustão do combustível se faz pelo aumento da temperatura provocado pela compressão de ar.

As principais diferenças entre o motor a gasolina e o motor diesel são as seguintes:

-Enquanto o motor a gasolina funciona com a taxa de compressão que varia de 8:1 a 12:1, no motor diesel esta varia de 14:1 a 25:1. Dai a robustez de um relativamente a outro.

-Enquanto o motor a gasolina aspira a mistura ar/combustível para o cilindro o motor Diesel aspira apenas ar.

- A ignição dos motores a gasolina se dá a partir de uma faisca elétrica fornecida pela vela de ignição antes da máxima compressão na camara de combustão. Já no motor Diesel ocorre combustão do combustível pelas elevadas temperaturas (500 ºC a 650ºC) do ar comprimido na camara de combustão. O Engenheiro Rudolf Diesel, chegou a esse método quando aperfeiçoava máquinas a vapor.

Ciclo de Otto

O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico, que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha. Motores baseados neste ciclo equipam a maioria dos automóveis de passeio atualmente.

Este ciclo foi idealizado originalmente pelo Engenheiro francês Alphonse Beau de Rochas em 1862, que teve seu princípio aprimorado e batizado pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto, 14 anos mais tarde, em 1876.

Antes de estudar o processo vamos relembrar alguns conceitos:

Transformação isobárica   =  pressão constante

Transformação adiabática =  variação térmica sem troca de calor com o ambiente

Transformação isocórica   =  não há variação de volume

O ciclo ideal se constitui dos seguintes processos:

1. Admissão isobárica 0-1.
2. Compressão adiabática 1-2.
3. Combustão isocórica 2-3, expansão adiabática 3-4.
4. Abertura de válvula 4-5, exaustão isobárica 5-0.

Revisão Máquinas Térmicas

O Professor Luciano disponiblizou estes dois exercícios como revisão para prova. Além destas questões, poderá cair a explicação do Ciclo de Otto, Diesel e Brayton.

Ciclo Brayton - Professor Luciano

Exercicio Máquinas Térmicas

Segue a resposta do exercicio que o professor Luciano deixou (essa letra é dele!!)

Transparências Máquinas Térmicas - Professor Luciano (2 AVD)

Formulário - Maquinas Térmicas 1 AVD

Ciclo de Rankine

Abaixo observamos o esquema simplificado do Ciclo de Rankine em uma instalação para produzir trabalho a partir do vapor: na maioria das vezes é usada uma máquina tipo turbina, acionada pelo vapor produzido pela caldeira (ou gerador de vapor).

1-2: Processo de bombeamento adiabático (não há trocas de calor com o ambiente, apesar de haver variação térmica) reversível , na bomba.

Funcionamento de uma Caldeira

O vapor de alta pressão para um motor a vapor vem de uma caldeira. O trabalho da caldeira é aquecer a água para gerar vapor. Há dois métodos: tubo de fogo e tubo de água. 

A caldeira com tubos de fogo era mais comum nos anos 1800. Ela consiste em um tanque de água atravessado por canos. Os gases quentes do fogo de carvão ou madeira atravessam os canos para esquentar a água no tanque, como mostrado aqui: 

Ciclo de Carnot

Ciclo de Carnot é o ciclo executado pela máquina de Carnot, idealizada pelo engenheiro francês Carnot e que tem funcionamento apenas teórico (ainda não foi possível criar uma Máquina de Carnot).

Funcionando entre duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas alternadamente, permite menor perda de energia (Calor) para o meio externo (fonte fria).

O rendimento da Máquina de Carnot é o máximo que uma máquina térmica trabalhando entre dadas temperaturas da fonte quente e da fonte fria pode ter (Mas o rendimento nunca chega a 100%).