Máquinas térmicas

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    1. 1. Professor Edinei Oliveira Chagas
    2. 2. Definição  A máquina térmica é um dispositivo que transforma a energia interna de um combustível em energia mecânica. Também pode ser definida como o dispositivo capaz de converter calor em trabalho.
    3. 3. Máquina a Vapor  Eeolipile (eolípila)  Feita por Heron de Alexandria.  Pequena esfera de cobre com dois caninhos torcidos.  Tinha água em seu interior
    4. 4. Eolípila  Colocada sobre um tripé e sobre o fogo, a água fervia e o vapor que saia pelos caninhos fazia com que a esfera rodasse.
    5. 5. Revolução Industrial  Século XVIII  Conjunto de mudanças tecnológicas com profundo impacto no processo produtivo.  Melhoria da Máquina a Vapor pelo físico escocês James Watt para ser usada em bombas d’água das minas de carvão.  Depois passou a ser utilizada em locomotivas e barcos a vapor.
    6. 6. Máquina a vapor
    7. 7. Máquina a Vapor
    8. 8. Turbina a Vapor  Funciona de forma semelhante à máquina de Heron (eolípia).  Usada em usinas de para a produção de energia elétrica. Energia Interna do combustível Combustão do combustível Energia mecânica (movimento da hélice da turbina)
    9. 9. Funcionamento da Turbina a vapor  Funciona em ciclos (etapas que se repetem).  Diagrama PxV (relaciona os valores da pressão e do volume do gás durante as transformações) P V
    10. 10. Turbina a vapor
    11. 11. 1-Caldeira  A água se vaporiza sob pressão constante, aumentando o seu volume (transformação isobárica).  Diagrama PxV – trecho AB
    12. 12. 2-Turbina  O vapor se expande e realiza trabalho, fazendo as hélices girarem.  As hélices e o vapor estão na mesma temperatura e a transformação é rápida, não ocorrendo trocas de calor (expansão adiabática). P diminui e V aumenta. Trecho BC.
    13. 13. 3-Condensador  O vapor passa para o estado líquido (se condensa), perdendo calor.  O volume diminui e a pressão permanece constante (contração isobárica). Trecho CD
    14. 14. 4-Bomba  A água é praticamente  Comprime a água, aumentando sua pressão até se igualar à pressão da caldeira. incompressível, este processo é considerado isométrico (volume constante). Trecho DA
    15. 15. Ciclo Completo  A energia da queima do combustível é usada para variar a energia interna da água e do vapor e também para realizar trabalho, ao girar o eixo da turbina.
    16. 16. Motor de Automóvel  Motor de combustão interna.  Motor de 4 tempos.  Ciclo de Otto.  O principio básico →colocar uma pequena quantidade de combustível e queimá-lo, gerando uma quantidade enorme de energia em forma de calor e de gases em violenta expansão.
    17. 17. Componentes
    18. 18. 1º tempo: Admissão  O virabrequim gira, o pistão desce no cilindro, abrindo a válvula de admissão e injetando uma mistura de combustível e ar.  Enquanto o volume do gás aumenta, a pressão fica praticamente constante: transformação isobárica. AB
    19. 19. 2º tempo: compressão  O pistão sobe, comprimindo a mistura.  O volume diminui, enquanto a temperatura e a pressão aumentam. Processo rápido, sem troca de calor (compressão adiabática) BC
    20. 20. 3º tempo: Explosão  Quando ocorre a máxima compressão, uma centelha elétrica na vela de ignição provoca uma explosão que causa um aumento de temperatura. Nos gases resultantes há um aumento de pressão, resultando na expansão da mistura gasosa.  Inicialmente o volume do gás fica constante, depois ocorre um rápido aumento na temperatura e pressão (transformação isovolumétrica CD), seguida de um aumento do volume, com diminuição da pressão e temperatura (transformação adiabática DE).
    21. 21. 4º tempo: Escape  O pistão sobe empurrando os gases que saem pela válvula de escape, que se abre. Assim os gases são liberados para o ambiente.  Válvula de escape aberta. O volume da parte ocupada pelo cilindro permanece constante e a pressão diminui (EB). Depois a pressão permanece constante enquanto o volume diminui (BA).
    22. 22. Ciclo Completo (ciclo de Otto)  O diagrama PxV é uma representação teórica de um ciclo ideal, já que durante o funcionamento de um cilindro os processos não ocorrem de forma perfeita.
    23. 23. Cilindradas  A “cilindrada” dos motores é a soma dos volumes deslocados pelos pistões.  Ex.: Os carros com motor 1.0 indicam que a soma dos volumes deslocados corresponde a 1 litro.
    24. 24. Válvulas • Geralmente, cada um dos 4 cilindros de um motor tem 2 válvulas (admissão e exaustão) daí 4x2= 8 válvulas. • A fim de se conseguir maior eficiência, podese colocar mais uma de cada (2 de admissão e 2 de exaustão). Daí 4x4=16 válvulas. • Ex.: Motor 2.0-16v: 4 válvulas em cada cabeçote de cilindro e seus 4 cilindros deslocam um volume total de 2 litros.

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