Warning: "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/elkadotc/public_html/plugins/system/helix3/core/classes/menu.php on line 89

 

Esta es la versión nueva   y (por el momento!) incompleta!

El contenido de Inglés es más completa .... por el momento
Tienes que leer la versión en Inglés de artículo, porque en la medida de algunas de las traducciones se hacen a través de Google u otro software; Usted puede ayudar a mejorar esta página si corrige algo...

Newsletter subscription

motor del combustión y la fórmula Carnot

motor del combustión  y la fórmula Carnot

Estamos aquí analyzng único motor diesel de cuatro tiempos , pero en general las conclusiones son válidas para cualquier otro motor de combustión interna.
Una mezcla de aire y de vapor del combustible líquido explota cuando entra en contacto con una llama o por la auto - ignición y el calor generado en la fase de expansión de los gases se puede utilizar para el trabajo mecánico . Basándose en este principio , con pequeñas variaciones , diferentes tipos de motores de combustión pueden ser diseñados .
Esquemáticamente , el motor diesel tiene uno o más cilindros equipados con pistones cuya cola está articulada al movimiento circular generado . El cilindro incluye los segundos puertos de salida de los gases de combustión, una entrada de combustible y dos válvulas , una para entrada de aire y . Las dos válvulas están accionadas por un dispositivo móvil sincronizar Que Su movimiento para establecer los intervalos de tiempo específicos.
El principio de funcionamiento es el siguiente :

 

Tiempo I: Absorción
Supongamos que el pistón se encuentra en el extremo superior del cilindro . Las válvulas de admisión de aire y válvulas de escape quedan abiertas y cerradas por restos gases. A medida que el pistón se introduce en el cilindro , el aire de la atmósfera se uptaken en el cilindro.

combustion-engine-01

combustion-engine-02 Time II : Compresión . Las válvulas de admisión de aire se cierra y el pistón comprime el aire en el cilindro hasta el 25-30 a . Esta compresión eleva la temperatura hasta 700-900 ° C.

Tiempo III : Ignition . El pistón ha alcanzado el extremo superior del cilindro. 

combustion-engine-03
En este momento (figura 8 ) , el combustible se inyecta en forma de gotitas finas , la mezcla de auto - ignición , los gases se expanden y empujan el pistón hacia abajo ( fig. 9 ) .
combustion-engine-04
 Tiempo IV : Evacuación
El pistón ha alcanzado el extremo inferior del cilindro. La válvula de escape se abre y el pistón , en la inercia del movimiento ganó , devoluciones y tubos de escape de gases de combustión a través de él .
motor de combustión -
combustion-engine-05
 

 

Modelización teórica de las máquinas térmicas y de hecho la aparición de la termodinámica como una rama de la física ha experimentado un gran avance después de la publicación por Sadi Carnot de su estudio titulado " Reflexions sur la puissance du feu et sur ​​les máquinas conducción propres à cette developper puissance ' ( en 1824 ) .

Se acepta monothermal que en un proceso cíclico , sólo trabajo mecánico puede ser convertida en calor, pero no al revés. Con el fin de obtener la conversión del calor en trabajo mecánico es necesario que la máquina de calor funciona con dos fuentes de calor a diferentes temperaturas .
Carnot previo el año ideales principio de funcionamiento de las máquinas reversibles BITHERM cuyas actuaciones se ha demostrado que el rendimiento del límite superior para cualquier verdadero térmica Qué máquinas operadas entre las mismas temperaturas extremas como el ciclo de Carnot.
Máquinas térmicas reales difieren de la ideal porque tienen piezas móviles con la fricción y la pérdida de calor y estos datos cambiará el balance de energía .

Carnot Cycle
Figura 11

. Figura Presentado 11 es el ciclo de la máquina ideal de una térmica llama a menudo como , el ciclo de Carnot " . Este ciclo consta de cuatro procesos . Entre los estados A y B hay una expansión isoterma de gas, el cilindro está en contacto térmico con la fuente caliente a temperatura T1 . Durante esta expansión isoterma , el gas recibe una cantidad de Q1 de calor de la fuente caliente .
Entonces , el contacto con la fuente caliente se rompe y el gas se somete a expansión adiabática año entre los estados B y C. En el estado C , la temperatura del gas T2 EQUAL alcance la temperatura con la temperatura de la fuente de frío .
En el curso de la A - B y B - C transformaciones , las moléculas de gas produce trabajo mecánico sobre el pistón ( empuja ) y esto hace girar el volante de inercia .
Alcanzar Una vez que la temperatura T2 , el gas se pone en contacto térmico con el segundo tanque llamado fuente de calor frío . Debido a la inercia , el volante de inercia gira Además, aunque pistón está acoplado y comprimir isotérmicamente ( en T2 ) de gas entre C y D. Durante esta compresión isoterma , transferencias fuente de calor de gas a la cantidad de calor Q2 años . En el estado 4 , el contacto térmico con la fuente de frío se interrumpe y el pistón adiabático comprime el gas al estado inicial cuando la temperatura vuelve a T1 .
Cuando el ciclo se realiza en la dirección de las agujas del reloj , esto se llama ciclo de Carnot directo. El trabajo total suministrado ( L> 0 ) , en términos de coordenadas pV de la figura 11 , será el área contenida dentro del ciclo , positivo por convención.
Como puede ver , el área es descrita por dos curvas isotermas en secciones AB y CD y dos curvas adiabáticas en porciones BC y DA . Estas transformaciones son las condiciones que se consideren idóneas y al runnig del motor después de este ciclo de calor ideal produciría :
η = ( T1 - T2 ) / T1
T1 - La temperatura de la fuente caliente
T2 - temperatura de la fuente de frío
Para lograr este rendimiento en la práctica , la transición de la T1 a la T2 DEBE hacerse de forma repentina , de modo que los gases que no cumplen en la carretera Las temperaturas y las conversiones intermedias tienen que ser perfectamente reversible.
En realidad, esta eficiencia no se attainted ya veces el rendimiento es bastante lejos de ella. Como una idea general de la eficiencia del motor térmico varía bastante amplio, de la siguiente manera :
• Fácil de vapor = 2 %
• Vapor refinado = 20 %
• Turbinas de vapor = 25 %
• carburador = 35 %
• Motor Diesel = 45 %

Segundo Principio de la Termodinámica Carnot establece lo siguiente : Todas las máquinas térmicas que operan entre los mismos límites de temperatura tienen la misma potencia máxima .
Consecuencias del Principio II :
Enero. Usted no puede conducir la transformación completa de calor en trabajo mecánico ;
Febrero. La eficiencia térmica del motor es mayor año como la diferencia de temperatura entre la fuente caliente y fuente de frío es mayor.
Segundo Principio de la Termodinámica nos dice que para una máquina de calor operado Necesidades de dos fuentes de calor . Por lo tanto , en todos los motores de calor hay un reservorio de calor a alta temperatura, lo que le da a la conversión del cuerpo . Se retiene y convierte Algunos de la misma y enviar el resto a cabo a temperaturas más bajas .
Máquinas térmicas reales se estudiaron sobre la base de la teórica Presentado por ciclo de Carnot Modelo .
Para una máquina térmica , la transformación de calor en trabajo Dentro del cilindro del motor se hace por la relajación entre un cierto valor de la presión , volumen y temperatura de los gases generados en el proceso de combustión y la presión externa y la temperatura de los gases de escape .


¿Por qué la explicación actual es completamente equivocado ....

parte experimental
Para este experimento, puede utilizar algunos motores diesel antiguos , ya que afecta afectado su funcionalidad es después de los experimentos .
Ya se sabe que el motor diesel original fue diseñado para utilizar polvo de carbón como combustible , sino porque el pistón y la corrosión a alta cilindro , el motor se adaptó a los combustibles líquidos más . Experimentos continuación implican el uso de sustancias altamente reactivas , por lo tanto, los experimentos deben llevarse a cabo teniendo las precauciones necesarias.
Tal vez usted se ha acostumbrado motor, la galería de inyección está bloqueado y de esta forma tiene la posibilidad de alimentar el motor manualmente y seguir el comportamiento del motor de ciclo tras ciclo.
Una primera de combustible para este motor a está representado por el magnesio o aluminio en forma de polvo .
Estos metales reaccionan con el oxígeno a óxidos de formulario (en realidad puede estar formado como un subproducto y nitruros tales reacción secundaria debido al metal con nitrógeno en el aire ) por las reacciones GMT :

combustion-formula-01

combustion-formula-02

Ambas reacciones son altamente exotérmica . La entalpía de formación de óxido de magnesio ? H = -601 kJ / mol y el óxido de alumniu es ? H = -1675,7 kJ / mol
Propusimos Estos carburantes inusuales se occure Estas reacciones de oxidación con la contracción de volumen. Como se genera resultado de la reacción entre el polvo de metal y el gas oxígeno que los óxidos metálicos son sólidos ( polvo ) .
El propósito de este experimento es ver lo que el combustible se genera ocurrir cuando un efecto térmico fuerte ( gradiente de temperatura ) , pero hay un gradiente de presión pequeño o en otros casos, la combustión se lleva a cabo con un gradiente de presión negativa.
Por supuesto , a excepción de pequeños cambios en el ciclo de las secuencias son exactamente lo mismo para el motor alimentado clásica .

El principio de funcionamiento es el siguiente :

 

 combustion-engine-07Tiempo   I que alimentar . El combustible sólido se introduce en el cilindro y galeria de inyección se bloquea como se muestra en la Figura 17 combustion-engine-08 Time II : Absorción . La válvula de entrada de aire cuando el pistón se dibuja se abre y en el cilindro , el aire es aspirado de la atmósfera como se muestra en la figura . 18 combustion-engine-09Tiempo III : Compresión . Válvula de admisión de aire se cierra y el pistón comprime el aire en el cilindro hasta 25-30 atm . Esta compresión eleva la temperatura hasta 700-900 ° C y ussualy Mg y Al autoignite en esta etapa .

 

Tiempo III : Auto - ignición
Cuando el pistón alcanza el extremo superior del cilindro encender la mezcla en sí misma . Dos fenómenos físicos diferentes tienen lugar : hay un pequeño aumento en el gradiente de presión debido a la expansión de gas alimentado por el calor liberado de Cumbustion , hay también una disminución del número de partículas de gas en el cilindro , Debido a que el oxígeno se combina con el metal y el sólido es formado .
Por ahora, estos fenómenos son opuestas, el pistón se mueve de la posición final superior , pero no lo suficiente impulso para llegar al punto más bajo y para realizar todo el ciclo.
¿Cómo podemos conseguir una potencia mecánica a partir de año cual no es capaz de devolver al menos la energía consumida para la admisión y compresión .....!

combustion-engine-10

Figura 20

Espero tener la oportunidad de repetir los experimentos en una investigación más Condiciones organizados . Se estarán interesados ​​en encontrar el valor de la presión generada por tales combustibles no convencionales en el cilindro , el rendimiento efectivo, etc . A primera vista , la eficiencia del motor depende de la variación relativa de la presión en el interior del cilindro . Por supuesto, este gradiente de presión se ve afectada por un gradiente de temperatura , ya sea por el gradiente de volumen .
Aunque algunos experimentos todavía está en marcha , y el comportamiento del motor requiere estudios más detallados , ya pueden ser algunas conclusiones Estas conclusiones se derivan y no tan agradable para los teóricos actuales.
Gradiente de presión es la fuerza de accionamiento del motor y este gradiente secundaria está influenciada por un cambio en el volumen o por un cambio en la temperatura .


En la práctica del motor año puede funcionar bien con un combustible que tiene un calor muy bajo por la combustión, pero capaz durante una gran cantidad de gases de combustión .
El hecho de que los combustibles comunes están generando dos años Aumento Aumento del volumen y el año DURANTE Cumbustion temperatura , debido a la reacción exotérmica se utiliza para alimentar el motor, es sólo una , la coincidencia "y no es la única posibilidad disponible.
Con fines científicos, el volumen de reacción de años de generación del gradiente endotérmico se puede utilizar para mostrar que también en este año Condiciones CAN motor para producir energía mecánica.
Todo ello es preciso disponer las declaraciones y la revisión de toda la termodinámica Ciertamente , esto no es tan agradable ...
Una segunda conclusión se refiere a la distinción clara entre el calor generado durante una reacción química y cómo esto se puede convertir en trabajo útil .
Los llamados , los motores de calor " que usamos todos los días , no funciona muy bien en el calor convertido en trabajo mecánico , pero en la diferencia de presión generada en el cilindro como resultado de una reacción química. Principalmente Este gradiente de presión es generada por año Aumento de volumen procedente de los productos y secundarias reaccionó el gradiente de temperatura debido al carácter de la reacción exotérmica .
Todo el enfoque de la quema y recuperar la máxima cantidad de trabajo útil para replantear desde el suelo.
Es necesario que los diseñadores de motores a tener en cuenta la recuperación de calor de la reacción y la transforman en el trabajo después de la recuperación del trabajo útil útil generada por el gradiente de presión .

Para corregir
¿Sería este enfoque permitirá a la mayor reducción en el consumo de combustible del año del motor ( con un porcentaje del 30 al 50% ) . Incluso el calor de condensación del agua resultante se puede usar en la reacción .
Para ser más específicos considerar la reacción de combustión de octano :

para esto es la entalpía de la reacción delta H = -5.460 kJ / mol .
Un mol de octano ocupar un volumen de alrededor de 0,2 L , mientras que un mol de gas ( oxígeno , dióxido de carbono o agua ) ocupa un volumen de 22,4 L. La estequiometría de los espectáculos ecuación , tienen 12,5 moles de oxígeno Eso significa que consume durante tiene 280 litros de combustión . Después de la quema , todos los productos de la reacción está en forma gaseosa y se pondrán dichos productos ocupan 381 L.
En esta etapa, el calor de la combustión de la reacción es muy importante y no puede ser tomada completamente fuera del sistema , ya que daría lugar a la condensación del agua en estado gaseoso en forma líquida. Si tomamos el calor de reacción en esta etapa , tenemos una reducción de volumen después de la grabación ( sólo ocho volúmenes de CO2 a la derecha ) y, básicamente, se recupera el calor , pero el motor pierde la capacidad de realizar el trabajo debido a los cambios de volumen.
Solución inteligente para recuperar el trabajo útil sería generada por el cambio de volumen y luego añadir a todo el proceso del ciclo de recuperación de calor secundario . Por supuesto , este calor recuperado se puede transformar en trabajo mecánico y es probable que conduzca a pesar el doble de la producción actual .
Esto se puede representar esquemáticamente de la siguiente manera :


El gradiente de presión de combustión resultante ( Differentialpressure ) debido a los cambios en el volumen y la entalpía de reacción (H ) debido a la formación de nuevos compuestos termodinámicamente más estables .
Los diseñadores de motores actuales convertidos en trabajo mecánico sólo L1 Differentialpressure DURANTE gradiente de presión que se genera la combustión , mientras que ? H es transferida al medio ambiente. Pero si ? H se utiliza en el ciclo secundario para crear un nuevo gradiente de presión Prensa Podría ser convertida en trabajo mecánico L2 . En este tipo de combustible recuperado podría ser (en teoría ) producen macro sistema y la transferencia todo de nuevo gas dióxido de carbono y agua líquida.
Con el fin de recuperar y utilizar el calor de reacción , es necesario tener en cuenta el aislamiento térmico de todo el circuito del motor y el sistema de escape . Por supuesto que hay muchas variaciones de calor transformación de la reacción en el gradiente de presión secundaria. Máquina de vapor con otro solvente más baja ebullición del agua sería una solución viable . El tema se reanudó y se detalla en el libro.

 

 

 

 

 

 
© 2017 All Rights Reserved Coșofreț Sorin Cezar

Warning: "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/elkadotc/public_html/plugins/system/helix3/core/classes/Minifier.php on line 227

Please consider supporting our efforts.for establishing a new foundation for exact sciences

Amount