1

Stoenescu Mihai-Alexandru

Scurt istoric• Cum functioneaza?• Alcatuire(Componente)• “Ciclul Carnot” • “Ciclul Otto”

2

• Scurt istoric Otto si-a inceput viata profesionala in postul de comis-

voiajor pentru o bacanie din Cologne, dar a devenit tot mai preocupat de tehnologiile care abia apareau in epoca respectiva - mai exact gazele si aburul. Cea mai mare noutate a vremii a fost inventia lui Jean-Joseph-Etienne Lenoir - un motor care ardea gaze naturale. Acesta a fost atasat unei carute si, desi vehiculul se putea misca astfel "pe cont propriu", motorul era extrem de zgomotos si ineficient. Otto s-a gandit ca ar putea imbunatati situatia folosind un combustibil lichid si a inceput sa faca experimente in acest sens. El a construit primul motor cu gaz in anul 1861 si a format un parteneriat cu industriasul german Eugen Langen. Cunoscuta initial sub numele de N.A. Otto & Cie, compania respectiva functioneaza si in prezent, sub numele de Deutz AG. In urma unui accident fericit, Otto a ajuns sa recunoasca valoarea compresiei mixturii de combustibil cu aer inainte de arderea combustibilului respectiv. Astfel s-a nascut ideea ciclului in patru timpi - numit si astazi "Ciclul Otto". Otto si-a petrecut urmatorii cinci ani punand la punct acest proiect, care i-a adus in final medalia de aur pentru 'motorul cu gaz atmosferic' la Expozitia de la Paris, din anul 1867.

3

• Motorul este dispozitivul ce transforma combustibil(prin ardere,cedand caldura)in lucru mecanic.

• Componentele unui motor cu ardere internă cu ciclu în patru timpi:(E) Camă de acţionare a supapei de evacuare, (I) Camă de acţionare a supapei de admisie, (S) Bujie, (V) Supape, (P) Piston, (R) Bielă, (C) Arbore cotit, (W) Cămaşă de apă pentru răcire.

4

5

• În termodinamică, ciclul Carnot este un ciclu teoretic, propus în 1820 de inginerul francez Nicolas Léonard Sadi Carnot, ciclu destinat comparării randamentului termic al maşinilor termice. Este un ciclu reversibil efectuat de o „maşină Carnot” legată la două surse de căldură de temperaturi diferite („sursa caldă” şi „sursa rece”). Foloseşte ca agent de lucru un gaz perfect prin transformările căruia se obţine lucrul mecanic.

• Ca orice ciclu termodinamic, şi ciclul Carnot poate fi parcurs în sens orar, fiind în acest caz un ciclu motor, sau în sens antiorar (trigonometric), fiind în acest caz un ciclu generator. În cele ce urmează va fi descris ciclul Carnot motor.

• Ca orice ciclu termodinamic, şi ciclul Carnot poate fi parcurs în sens orar, fiind în acest caz un ciclu motor, sau în sens antiorar (trigonometric), fiind în acest caz un ciclu generator. În cele ce urmează va fi descris ciclul Carnot motor.

• Este un ciclu în patru transformări:• Destindere izotermă reversibilă a gazului la temperatura sursei calde, T . În această

transformare destinderea gazului este determinată de absorbţia de căldură la temperatură constantă de la sursa caldă, iar gazul efectuează lucru mecanic asupra mediului. Cantitatea de căldură absorbită de la sursa caldă este notată în lucrările în limba română cu Q.

• Destindere adiabatică reversibilă (izoentropică) a gazului. În această transformare (B-C în diagrama T-s) gazul continuă să se destindă efectuând lucru mecanic asupra mediului. Deoarece transformarea e adiabatică (fără schimb de căldură), prin destindere gazul se răceşte până la temperatura sursei reci.

• Comprimare izotermă reversibilă a gazului la temperatura sursei reci, T0. În această transformare (C-D în diagrama T-s) mediul efectuează lucru mecanic asupra gazului, determinând evacuarea căldurii din gaz la temperatura sursei reci. Cantitatea de căldură evacuată la sursa rece este notată în lucrările în limba română cu Q0.

• Comprimare adiabatică reversibilă (izoentropică) a gazului. În această transformare (D-A în diagrama T-s) mediul continuă să efectueze lucru mecanic asupra gazului. Deoarece transformarea e adiabatică (fără schimb de căldură), prin comprimare gazul se încălzeşte până la temperatura sursei calde.

• Timpul I – Admisia; • Timpul II – Compresia;• Timpul III – Detenta

(arderea) şi destinderea • Timpul IV – Evacuarea

6

• Timpul I: Absorbtia. Supapa de admisie este deschisa iar 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 . Pistonul a ajuns in capatul de sus al cilindrului. In acest moment, o scanteie electrica se produce in 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 se deschide iar pistonul, in virtutea impulsului capatat, se intoarce si evacueaza gazele de ardere prin supapade evacuare.

7

Motorul cu ardere interna• Un amestec de aer si de vapori de benzina sau de alti

combustibili lichizi explodeaza atunci cand vine in contact cu o flacara iar forta de expansiune a gazelor formate prin ardere poate deveni forta motoare (lucru mecanic). Pe acest principiu se bazeaza diverse tipuri de motoare cu explozie. Motoarele termice cu piston,transforma energia chimica a combustibilului in energie mecanica si in energie calorica disipativa,energia mecanica manifestandu-se sub forma miscarii rectilinii si alternative a pistoanelor,care este modificata in miscare de rotatie a arborelui cotit cu ajutorul mecanismului biela-manivela.

8

9

• In Timpul III (3->4)– Detenta (arderea) şi destinderea (timpul motor):supapele sunt inchise,bujia produe scanteia si amestecul carburant arde=>caldura ,folosind primul principiu al termodinamici,caldura este transformata in lucru mecanic,provocand coborarea pistonului;

• Schimbul de enrgie, prin arderea unui combustibil ,din caldura in lucru mecanic sta la baza functionari motorului termic .

• Masinile termice au la baza lor de functionare principiile I si II ale termodinamicii.

• Intr-un sistem perfect izolat, suma energiilor de orice fel pe care le contine ramane constanta.

• Din caldura Q data corpului o parte se va transforma in L care se manifesta ca lucru mecanic exterior, o parte U se absoarbe si produce o variatie a energiei interne. Expunerea matematica este urmatoarea:

• Q = U + L• Principiul I stabileste numai cantitativ cat lucru mecanic se

poate obtine dintr-o cantitate de caldura.• Principiul al II-lea este si calitativ, deoarece se ocupa de

calitatea energiilor, adica de posibilitatea unei transformari a lor in lucru mecanic util si arata ca aceasta transformare nu este integral posibila pentru caldura.

• Acest principiu se enunta astfel: Daca doua S.T. aflate in stare de echilibru (incalzire) diferite, sunt puse in contact termic dupa un timp in care fiecare dintre ele isi modifica starea de echilibru initala (unul se incalzeste, celalalt se raceste) vor ajunge la o stare comuna de echilibru, diferita de cele doua stari initiale.

• Deci, toate masinile termice care functioneaza intre aceleasi limite de temperatura au acelasi randament maxim, adica acelasi coeficient economic ideal.

• Principiul al II-lea al termodinamicii ne arata ca pentru ca o masina termica sa poata functiona este absolut nevoie de doua surse de caldura(una calda si alta rece).

10

11