Motor sitrling

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Universidade Estadual de Campinas – Unicamp

Relatório Final
F 609 – Tópicos de Ensino de Física I Prof.º Dr. José Joaquim Lunazzi

Projeto Motor Stirling
Aluno: Renato Peron da Silva RA: 035616
e-mail: rpsperon@gmail.com

Orientador: Jorge Isaias Llagostera Beltran
e-mail: llagost@fem.unicamp.br

15-1

Sumário: 1 – Descrição....................................................................03 2 – Parte Experimental.......................................................05 3 – Teoria...........................................................................12 4 – Princípio de Funcionamento........................................13 5 – Funcionamento do Motor Stirling.................................15 6 – DificuldadesEncontradas............................................16 7 – Análise do Projeto........................................................17 8 – Conclusão....................................................................18 9 – Comentários do Orientador..........................................18 10 – Referências................................................................19 11 – Anexo1......................................................................21

15-2

Descrição
O motor Stirling é um motor de combustão externa, aperfeiçoado pelo pastor escocês Robert Stirling em 1816, auxiliado pelo seu irmão engenheiro. Eles visavam a substituição do motor a vapor, com o qual o motor Stirling tem grande semelhança estrutural e teórica. No início do século 19, as máquinas a vapor explodiam com muita freqüência, em função da precáriatecnologia metalúrgica das caldeiras, que se rompiam quando submetidas à alta pressão. Sensibilizados com a dor das famílias dos operários mortos em acidentes, os irmãos Stirling buscaram conceber um mecanismo mais seguro. É referido também como "motor de ar quente", por utilizar os gases atmosféricos como fluido de trabalho. Este tipo de motor funciona com um ciclo termodinâmico composto de 4 fases eexecutado em 2 tempos do pistão: compressão isotérmica (=temperatura constante), aquecimento isométrico (=volume constante), expansão isotérmica e resfriamento isométrico. Este é o ciclo idealizado (válido para gases perfeitos), que diverge do ciclo real medido por instrumentos. Não obstante, encontra-se muito próximo do chamado Ciclo de Carnot, que estabelece o limite teórico máximo de rendimentodas máquinas térmicas. O motor Stirling surpreende por sua simplicidade, pois consiste de duas câmaras em diferentes temperaturas que aquecem e resfriam um gás de forma alternada, provocando expansão e contração cíclicas, o que faz movimentar dois êmbolos ligados a um eixo comum. O gás utilizado nos modelos mais simples é o ar (daí a expressão citada acima); hélio ou hidrogênio pressurizado (até 15MPa) são empregados nas versões de alta potência e rendimento, por serem gases com condutividade térmica mais elevada e menor viscosidade, isto é, transportam energia térmica (calor) mais rapidamente e têm menor resistência ao escoamento, o que implica menos perdas por atrito. Ao contrário dos motores de combustão interna, o fluido de trabalho nunca deixa o interior do motor; trata-se portanto deuma máquina de ciclo fechado. Teoricamente, o motor Stirling é a máquina térmica mais eficiente possível. Alguns protótipos construídos pela empresa holandesa Phillips nos anos 50 e 60 chegaram a índices de 45%, superando facilmente os motores a gasolina, diesel e as máquinas a vapor (eficiência entre 20% e 30%). A fim de diminuir as perdas térmicas, geralmente é instalado um "regenerador" entreas câmaras quente e fria, onde o calor (que seria rejeitado na câmara fria) fica armazenado para o fase seguinte de aquecimento, incrementando sobremaneira a eficiência termodinâmica. Há 3 configurações básicas deste tipo de motor: Alfa - com cilindros em V; Beta - com êmbolos co-axiais num mesmo cilindro e Gama - com cilindros em linha (ver links externos). Existem modelos grandes com uso...
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