2014 2 5 IM Termoswsdinámica GLab3 Análisis Del Motor Stirling

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LABORATORIO DELABORATORIO DETERMODINAMICATERMODINAMICA

rea Mecnica : Laboratorio de Termodinmica UTEC 201 !2"ro#e$or de Laboratorio : A%e&andro Barbac'an Ca%%ir(o$

LABORATORIO )

An%i$i$ de% MOTOR *TIRLIN+


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LABORATORIO DE TERMODINAMICALABORATORIO DE TERMODINAMICAAn%i$i$ de% MOTOR *TIRLIN+

Laboratorio )Laboratorio )

rea Mecnica : Laboratorio de Termodinmica UTEC 201 ! 2"ro#e$or de Laboratorio : A%e&andro Barbac'an Ca%%ir(o$

INTRODUCCI,NINTRODUCCI,NEn sus inicios compiti efectivamente con el motor a vapor. Perdi inters despusdel desarrollo del motor de combustin interna y ha retomado inters en los ltimosaos por varias caractersticas muy favorables que tiene. En particular:

Rendimiento:como veremos el motor !tirlin" tiene el potencial de alcan#ar elrendimiento de $arnot lo cual le permite tericamente alcan#ar el lmite m%&imode rendimiento.

-.ente de Ca%or E/terna:este motor intercambia el calor con el exterior por lotanto es adaptable a una "ran "ama de fuentes de calor para su operacin. !e hanconstruido motores !tirlin" que usan como fuente de calor la ener"a nuclear

ener"a solar combustibles fsiles calor de desecho de procesos etc. 'l ser decombustin e&terna el procesode combustin se puede controlar muy bien por locual se reducen las emisiones.

Cic%o cerrado:el (uido de traba)o opera en un ciclo cerrado y la fuente de calores e&terna. Esto hace que este motor sea potencialmente de muy ba)o nivel deemisiones.


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-UNCIONAMIENTO:-UNCIONAMIENTO:*odos los motores de ciclo !tirlin" sonmotores de +ciclo cerrado+. En estosmotores e&iste una cantidad ,)a de aireen el interior no variando sta ni para

aumentar ni para disminuir. !i seprodu)ese por cualquier causa variacinel circuito no funcionara por prdida decompresin y por tanto de ener"a. -os motores !tirlin" son m%quinas de

combustin e&terna con lo cual sepueden adaptar a cualquier fuente de

ener"a combustin convencional omi&ta como biomasa y "as ener"asolar.../ sin que ello afecte alfuncionamiento interno del motor.


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-UNCIONAMIENTO:-UNCIONAMIENTO:

$omo la combustin ese&terna la contaminacinqumica se reduce al m%&imo.0e hecho los "ases

"enerados pueden ,ltrarse oincluso condensarse en undepsito y trasladarsedespus a un vertedero. Encaso de ener"a solar o"eotrmica la contaminacinsera nula.

1tra venta)a de los motores!tirlin" es que resultane&tremadamente silenciosospues no disponen de v%lvulasni fases de e&plosin en suciclo. 0e este modo se evitanruidos y vibraciones.


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"ARTE* DEL MOTOR *TIRLIN+"ARTE* DEL MOTOR *TIRLIN+

11ona de ca%entamientoona de ca%entamiento22Ci%indro de$%a3adorCi%indro de$%a3ador))4o%ante de inercia4o%ante de inerciaCi(5e6a% 7Tio 8.(o deCi(5e6a% 7Tio 8.(o deRo$$9Ro$$9"i$t;n"i$t;n


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El ciclo !tirlin" *erico est% compuesto pordos evoluciones a 2olumen constante y dosevoluciones isotrmicas una a *c y lase"unda a *f. El (uido de traba)o se suponeun "as perfecto. En el ciclo terico hay unaspecto importante que es la e&istencia de

un re"enerador. Este tiene la propiedad depoder absorber y ceder calor en lasevoluciones a volumen constante del ciclo

CICLO *TIRLIN+ TEORICOCICLO *TIRLIN+ TEORICO

El motor tienedos pistonesy el regenerador. Elregeneradordivide al motor en dos#onas unazona calientey unazona fra.

El regeneradores un medio poroso capa# de absorber o ceder calor y conconductividad trmica despreciable.

El (uido de traba)o est% encerrado en el motor y los pistones lo despla#an de la#ona caliente a la fra o vice versa en ciertas etapas del ciclo. Por lo tanto setrata de un ciclo cerrado.

En el ciclo terico se supone que la e,ciencia del re"enerador es de un 3445. Es

decir devuelve todo el calor almacenado y adems con recuperacin total de temperaturas


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rea Mecnica : Laboratorio de Termodinmica UTEC 201 ! 2

"ro#e$or de Laboratorio : A%e&andro Barbac'an Ca%%ir(o$

En 3 el cilindro fro est% a m%&imo volumen yel cilindro caliente est% a volumen mnimope"ado al re"enerador. El re"enerador sesupone est% +car"ado+ de calor una discusinm%s e&tensa sobre este punto se ve en el

p%rrafo sobre elregenerador/. El (uido de traba)oest% a Tfa volumen m%&imo Vmax y a p1.

Entre 3 y 6 se e&trae la cantidad Qfde calor del

cilindro por el lado fro/. El proceso se reali#a aTf constante. Por lo tanto al ,nal en 6/ se estar% a

volumen mnimoVmin, Tfy p2. El pistn de la#ona caliente no se ha despla#ado. En estaevolucin es sistema absorbe traba)o.

LA DE*CRI"CI,N DEL CICLO *TIRLIN+LA DE*CRI"CI,N DEL CICLO *TIRLIN+
http://www.cec.uchile.cl/~roroman/cap_10/strlng1.htmhttp://www.cec.uchile.cl/~roroman/cap_10/strlng1.htm


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Entre 6 y 7 los dos pistones se despla#an enformaparalela. Esto hace que todo el (uidoatraviese el re"enerador. 'l ocurrir esto el (uidoabsorbe la cantidadQ'de calor y eleva sutemperatura deTfa Tc. Por lo tanto al ,nal en 7/ se

estar% aTc, Vminy p3. El re"eneradorqueda"descargado". En esta evolucin el traba)o netoabsorbido es cero salvo por prdidas por roce alatravesar el (uido el re"enerador/. Entre 7 y 8 el pistn fro queda )unto al lado fro del

re"enerador y el caliente si"ue desplazndoses hacia unmayor volumen. !e absorbe la cantidad de calorQcy

el proceso es idealmente/ isotrmico. 'l ,nal el(uido de traba)o est% aT

c, el volumen es V

maxy la

presin esp4. 9inalmente los dos pistones se despla#an en forma

paralela de 8 a 3 haciendo atravesar el (uido detraba)o al re"enerador. 'l ocurrir esto el (uido cedecalor al re"enerador este secarga de calor, latemperatura del (uido ba)a deTca Tfy la presin ba)a

dep4a p1. 'l ,nal de la evolucin el (uido est%aVmax, p1y Tf.El re"enerador si"ue"cargado"de calor.

LA DE*CRI"CI,N DEL CICLO *TIRLIN+LA DE*CRI"CI,N DEL CICLO *TIRLIN+


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LA DE*CRI"CI,N DELLA DE*CRI"CI,N DELCICLO *TIRLIN+CICLO *TIRLIN+


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ENUNCIADO:ENUNCIADO:


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PRESIONES, VOLMENES Y TEMPERATURAS


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