Motoare Termice

1. Motoare Termice Un motor termic este o maşina termică motoare, care transformă căldura în lucru mecanic. Un motor termic lucrează pe baza unui ciclu termodinamic realizat cu ajutorul unui fluid. Întrucât, conform principiului al doilea al termodinamicii, entropia unui sistem nu poate decât să crească, doar o parte a căldurii preluate de la sursa de căldură (numită şi sursa caldă) este transformată în lucru mecanic. Restul de căldură este transferat unui sistem cu temperatură mai mică, numit sursă rece.

2. Motor cu Ardere Externa • Un motor cu ardere externă (sau motor cu combustie externă) este o maşină termică motoare în care energia internă a agentului termic, încălzit în prealabil într-un generator extern (generator de abur, cameră de combustie) sau de o sursă externă prin peretele motorului sau printr-un schimbător de căldură, este transformată în lucru mecanic. • Din categoria motoarelor cu ardere externă fac parte: • Motorul cu aburi • Motorul Stirling

3. Motor cu abur Motorul cu abur este un motor termic cu ardere externă, care transformă energia termică a aburului în lucru mecanic. Aburul sub presiune este produs într-un generator de abur prin fierbere şi se destinde într-un agregat cu cilindri, în care expansiunea aburului produce lucru mecanic prin deplasarea liniară a unui piston, mişcare care de cele mai multe ori este transformată în mişcare de rotaţie cu ajutorul unui mecanism bielă-manivelă. Căldura necesară producerii aburului se obţine din arderea unuicombustibil sau prin fisiune nucleară. Motoarele cu abur au dominat industria şi mijloacele de transport din timpul Revoluţiei industriale până în prima parte a secolului al XX-lea, fiind utilizate la acţionarealocomotivelor, vapoarelor, pompelor, generatoarelor electrice, maşinilor din fabrici, utilajelor pentru construcţii(excavatoare) şi a altor utilaje. A fost înlocuit în majoritatea acestor aplicaţii de motorul cu ardere internă şi de cel electric.

4. Turbina cu Abur Turbina cu abur este o maşină termică rotativă motoare, care transformă entalpia aburului în energie mecanică disponibilă la cupla turbinei. Transformarea se face cu ajutorul unor palete montate pe un rotor cu care se rotesc solidar. În prezent, turbinele cu abur înlocuiesc complet motoarele cu abur datorită randamentului termic superior şi unui raport putere/greutate mai bun. De asemenea, mişcarea de rotaţie a turbinelor se obţine fără un mecanism cu părţi în translaţie, de genul mecanismului bielă-manivelă, fiind optimă pentru acţionarea generatoarelor electrice — cca. 86 % din puterea electrică produsă în lume este generată cu ajutorul turbinelor cu abur.

5. Motor Stirling În familia maşinilor termice, motorul Stirling defineşte o maşină termică cu aer cald cu ciclu închis regenerativ, cu toate că incorect, termenul deseori este utilizat pentru a se face referire la o gamă mai largă de maşini. În acest context, "ciclu închis" înseamnă că fluidul de lucru este într-un spaţiu închis numit sistem termodinamic, pe când la maşinile cu "ciclu deschis" cum este motorul cu ardere internă şi anumitemotoare cu abur, se produce un permanent schimb de fluid de lucru cu sistemul termodinamic înconjurător ca parte a ciclului termodinamic; "regenerativ" se referă la utilizarea unui schimbător de căldură intern care măreşte semnificativ randamentul potenţial al motorului Stirling. Există mai multe variante constructive ale motorului Stirling din care majoritatea aparţin categoriei maşinilor cu piston alternativ. În mod obişnuit motorul Stirling este încadrat în categoria motoarelor cu ardere externă cu toate că sursa de energie termică poate fi nu numai arderea unui combustibil ci şi energia solară sau energia nucleară. Un motor Stirling funcţionează prin utilizarea unei surse de căldură externe şi a unui radiator de căldură, fiecare din acestea fiind menţinut în limite de temperatură prestabilite şi o diferenţă de temperatură suficient de mare între ele.

6. Motor cu Ardere Interna Motorul cu ardere internă este motorul care transformă energia chimică a combustibilului prin intermediul energiei termice de ardere, în interiorul motorului, în energie mecanică. Căldura degajată în camera de ardere se transformă prin intermediul presiunii (energiei potenţiale) aplicate pistonului în mişcare mecanică ciclică, de obicei rectilinie, după care în mişcare de rotaţie uniformă, obţinută de obicei la arborele cotit. Căldura introdusă în ciclul care se efectuează în cilindrii motorului se obţine prin arderea combustibilului, de obicei un combustibil lichid ca: benzina, motorina sau gazul petrolier lichefiat, dar se pot folosi şi combustibili gazoşi, ca gazul natural, sau chiar solizi, ca praful de cărbune. Oxigenul necesar arderii se obţine din aerul atmosferic. Combustibilul în amestec cu aerul se numeşte amestec carburant. Arderea poate fi iniţiată prin punerea în contact direct a amestecului carburant cu o sursă de căldură sau se poate produce aproape instantaneu în toată masa amestecului caz în care se numeşte detonaţie şi are un caracterexploziv. Prin arderea carburanţilor rezultă diferite produse de ardere cu o temperatură de aproximativ 2000 °C. Majoritatea acestor produse se prezintă sub formă gazoasă. Pentru o ardere completă se asigură combustibilului o cantitate de oxigen dozată astfel încât să producă oxidarea integrală a elementelor sale componente.

7. Motor Wankel Motorul Wankel este un tip de motor cu ardere internă inventat de inginerul german Felix Wankel, la care mişcarea de rotaţie se obţine nu printr-un mecanism bielă-manivelă, ci cu ajutorul unui piston rotativ de formă triunghiulară. În comparaţie cu motorul cu ardere internă cu piston, avantajele motorului Wankel sunt compactitatea şi vibraţiile mai reduse. Dezavantajele acestui motor sunt randamentul mai mic, ceea ce duce la un consum de combustibil mai mare pentru aceeaşi putere furnizată, emisia sporită de poluaţi, ceea ce duce la necesitatea instalaţiilor de denoxare mai complexe şi uzinarea şi întreţinerea pretenţioase, deci mai scumpe.

8. Turbina cu Gaze O turbină cu gaze este o turbină termică, care utilizează căderea de entalpie a unui gaz sau a unui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc în jurul unui ax a unei cantităţi deenergie mecanică disponibilă la cupla turbinei.Turbina cu gaze mai este cunoscută şi sub denumirea de instalaţie de turbină cu gaze (ITG). Din punct de vedere termodinamic o turbină cu gaze funcţionează destul de asemănător cu motorul unui automobil. Aerul din atmosferă este admis într-un compresor cu palete, unde este comprimat, urmează introducerea unui combustibil, aprinderea şi arderea lui într-o cameră de ardere. Gazele de ardere se destind într-o turbină, care extrage din ele lucrul mecanic, iar apoi sunt evacuate în atmosferă. Procesul este continuu, iar piesele execută doar mişcări de rotaţie, ceea ce pentru o putere dată conduce la o masă totală a instalaţiei mai mică. Ca urmare, turbinele cu gaze s-au dezvoltat în special ca motoare de aviaţie, însă îşi găsesc aplicaţii în multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne fiind termocentralele cu cicluri combinate abur-gaz.