máquinas térmicas

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  • 1. Professor Edinei Oliveira Chagas

2. Definio A mquina trmica um dispositivo quetransforma a energia interna de um combustvel em energia mecnica. Tambm pode ser definida como o dispositivo capaz de converter calor em trabalho. 3. Mquina a Vapor Eeolipile (eolpila) Feita por Heron deAlexandria. Pequena esfera de cobre com dois caninhos torcidos. Tinha gua em seu interior 4. Eolpila Colocada sobre umtrip e sobre o fogo, a gua fervia e o vapor que saia pelos caninhos fazia com que a esfera rodasse. 5. Revoluo Industrial Sculo XVIII Conjunto de mudanas tecnolgicas comprofundo impacto no processo produtivo. Melhoria da Mquina a Vapor pelo fsico escocs James Watt para ser usada em bombas dgua das minas de carvo. Depois passou a ser utilizada em locomotivas e barcos a vapor. 6. Mquina a vapor 7. Mquina a Vapor 8. Turbina a Vapor Funciona de forma semelhante mquina deHeron (eolpia). Usada em usinas de para a produo de energia eltrica. Energia Interna do combustvel Combusto do combustvelEnergia mecnica (movimento da hlice da turbina) 9. Funcionamento da Turbina a vapor Funciona em ciclos (etapas que se repetem). Diagrama PxV (relaciona os valores da presso edo volume do gs durante as transformaes) PV 10. Turbina a vapor 11. 1-Caldeira A gua se vaporiza sobpresso constante, aumentando o seu volume (transformao isobrica). Diagrama PxV trechoAB 12. 2-Turbina O vapor se expande erealiza trabalho, fazendo as hlices girarem. As hlices e o vapor esto namesma temperatura e a transformao rpida, no ocorrendo trocas de calor (expanso adiabtica). P diminui e V aumenta. Trecho BC. 13. 3-Condensador O vapor passa para oestado lquido (se condensa), perdendo calor. O volume diminui e apresso permanece constante (contrao isobrica). Trecho CD 14. 4-Bomba A gua praticamente Comprime a gua,aumentando sua presso at se igualar presso da caldeira.incompressvel, este processo considerado isomtrico (volume constante). Trecho DA 15. Ciclo Completo A energia da queimado combustvel usada para variar a energia interna da gua e do vapor e tambm para realizar trabalho, ao girar o eixo da turbina. 16. Motor de Automvel Motor de combusto interna. Motor de 4 tempos. Ciclo de Otto. O principio bsico colocar uma pequenaquantidade de combustvel e queim-lo, gerando uma quantidade enorme de energia em forma de calor e de gases em violenta expanso. 17. Componentes 18. 1 tempo: Admisso O virabrequim gira, o pistodesce no cilindro, abrindo a vlvula de admisso e injetando uma mistura de combustvel e ar. Enquanto o volume do gsaumenta, a presso fica praticamente constante: transformao isobrica. AB 19. 2 tempo: compresso O pisto sobe,comprimindo a mistura. O volume diminui, enquantoa temperatura e a presso aumentam. Processo rpido, sem troca de calor (compresso adiabtica) BC 20. 3 tempo: Exploso Quando ocorre a mximacompresso, uma centelha eltrica na vela de ignio provoca uma exploso que causa um aumento de temperatura. Nos gases resultantes h um aumento de presso, resultando na expanso da mistura gasosa. Inicialmente o volume do gs ficaconstante, depois ocorre um rpido aumento na temperatura e presso (transformao isovolumtrica CD), seguida de um aumento do volume, com diminuio da presso e temperatura (transformao adiabtica DE). 21. 4 tempo: Escape O pisto sobe empurrando osgases que saem pela vlvula de escape, que se abre. Assim os gases so liberados para o ambiente. Vlvula de escape aberta. O volumeda parte ocupada pelo cilindro permanece constante e a presso diminui (EB). Depois a presso permanece constante enquanto o volume diminui (BA). 22. Ciclo Completo (ciclo de Otto) O diagrama PxV uma representao terica deum ciclo ideal, j que durante o funcionamento de um cilindro os processos no ocorrem de forma perfeita. 23. Cilindradas A cilindrada dos motores a soma dosvolumes deslocados pelos pistes. Ex.: Os carros com motor 1.0 indicam que a soma dos volumes deslocados corresponde a 1 litro. 24. Vlvulas Geralmente, cada um dos 4 cilindros de ummotor tem 2 vlvulas (admisso e exausto) da 4x2= 8 vlvulas. A fim de se conseguir maior eficincia, podese colocar mais uma de cada (2 de admisso e 2 de exausto). Da 4x4=16 vlvulas. Ex.: Motor 2.0-16v: 4 vlvulas em cada cabeote de cilindro e seus 4 cilindros deslocam um volume total de 2 litros.