Modelo Motor Stirling

Modelo Motor Stirling

Presentado por:

Joel Chekib Cortes Pulido

Diego Alejandro Corredor

Juan Felipe Hinestroza

Presentado para el  Docente:

Jorge Enrique Herrera Arroyave

Universidad Católica de Pereira

Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería

Programa Ingeniería Industrial

Pereira, Colombia

2019

Tabla de contenido

Introducción        3

Objetivo General        4

Objetivos Específicos        4

Materiales del Modelo del Motor Stirling.        5

Metodología del funcionamiento del motor Stirling.        5

Rendimiento ciclo Stirling:        6

Elaboración del Motor Stirling        6

Análisis Matemático        7

Bibliografía        11

Introducción

El presente trabajo comprende el estudio del funcionamiento de un modelo de Motor         Stirling con  la relación de la termodinámica enfocada al primer principio de ella donde no se puede obtener energía de la nada; la energía ni se crea ni se destruye solo se trasforma en nuestro caso la energía calorífica se transforma en trabajo, básicamente el estudio de la manifestación y la transformación de un tipo de energía (calor y  trabajo) a  otro, con relación al proceso Stirling se observa cambios de energía de un medio gaseoso,  se sabe que en el motor Stirling  todos los gases se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían, este es el principio elemental del funcionamiento.

Resumen

El motor de aire caliente Stirling utiliza una fuente de calor fija para calentar aire en su cilindro, se le puede considerar de combustión externa y proceso diabático ya que no requiere quemar combustible en su interior y al operar no transfiera calor al entorno, su movimiento obedece a las diferencias de presión de aire entre la porción más caliente y la fría, el mecanismo central de un Stirling consiste en dos pistones cilindros uno para disipar calor y desplazar aire calienta a la sección fría y viceversa, en la práctica este cilindro funciona como intercambiador de calor y se le denomina regenerador ,el otro pistón entrena la fuerza para aplicar torque al cigüeñal.

Los procesos del ciclo termodinámico del Motor Stirling

-Calentamiento

-Expansión

-Enfriamiento

-Contracción

Cada uno de estos movimientos hace que el cigüeñal y el troque generen sus movimientos. El motor Stirling es el único capaz de aproximarse al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot por lo que en lo que ha rendimiento de motores térmicos se refiere es la mejor opción, no sirve para motores de coche ya que su funcionamiento limita a velocidades bajas para su óptimo funcionamiento

Objetivo General

Comprender y explicar el funcionamiento mecánico y el ciclo termodinámico del motor Stirling mediante un modelo fiable de simulación.

Objetivos Específicos

-Comprender el funcionamiento mecánico y termodinámico del motor

-Demostrar que la energía térmica puede ser convertida en energía mecánica a partir de un motor simple (economizando costos)

-Obtener el modelo deseado sin usar gran cantidad de dinero usando los materiales adecuados para su funcionamiento

-Explicar en base a los principios de la termodinámica el funcionamiento de máquinas térmicas

-Aplicar las correctas leyes de la termodinámica para la fabricación y funcionamiento del Motor

Materiales del Modelo del Motor Stirling.

Un tubo de 3/ 4 de PVC

Un CD

Una lata cortada circularmente y cortada la parte de arriba

Base; una lata más grande

Hilo de pescar

Cinta

Banda de aluminio

Tijeras

Bomba

Pegante

Tira de hierro

Esponja de Bombil

Alambre dulce

Metodología del funcionamiento del motor Stirling.

Funciona calentando aire, mediante combustión externa.

- Su rendimiento se acerca al Ciclo de Carnot.

- Elementos:

· Foco de calor externo.

· Conjunto embolo-pistón.

· Regenerador o intercambiador de calor.

El motor Stirling, es un motor de aire caliente que convierte en trabajo el calor producido en una combustión externa. El fluido de trabajo, en el caso de un motor Stirling ideal, es el aire, al cual consideraremos un gas perfecto. En él se siguen los siguientes procesos termodinámicos:

Rendimiento ciclo Stirling:

• Proceso I: Expansión isoterma a la temperatura del foco caliente (Tc). Desde este se absorbe calor (Qc).

• Proceso II: Enfriamiento isócoro desde la temperatura del foco caliente (Tc) a la del foco frío (TF). El regenerador absorbe del aire el Q regeneración.

• Proceso III: Compresión isoterma a la temperatura del foco frío (TF), a este se le cede calor (QF).

• Proceso IV: Calentamiento isócoro desde la temperatura del foco frío (TF) a la temperatura del foco caliente (TC). En este proceso el regenerador cede la misma cantidad de calor (QR) que absorbió en el proceso II, al aire.

Transformación de energía

El motor stirling por medio de sus procedimientos térmicos, tiene la capacidad de generar energía; donde cuya obtención también puede convertirse en una transformación de energía térmica a energía eléctrica. Este proceso puede llevarse a cabo por medio de un generador eléctrico que tenga la capacidad de almacenar dicha energía y poder utilizarla cuando sea necesario. El generador puede llevar a cabo su proceso de transformación gracias a la diferencia de temperaturas que se encuentran en los procesos del motor; Es importante tener en cuenta de que este generador debe soportar altas temperaturas para poder realizar óptimamente su trabajo. Los elementos hidroeléctricos generan una tensión muy baja, pero la corriente corre a través de ellos con demasiada facilidad. El motor stirling no posee indicios de almacenamiento de energía, por lo general es una fuente directa de obtención de ésta; Para aprovechar al máximo la energía suministrada por el motor, no es necesario utilizar la energía obtenida inmediatamente; es posible de que sea necesaria la implementación de una batería. Esta batería debe poseer 4 características para optar por un puesto en el motor stirling. El primero es el voltaje de salida de dicha batería. El segundo es la energía que se puede suministrar al sistema, que depende de su capacidad y voltaje. El tercero es la relación entre la intensidad y el tiempo de descarga y carga. El último es la capacidad de entender el % de autodescarga del sistema. Para llevar a cabo la transformación adecuada de la energía, es importante entender de que las variables experimentales obtenidas del sistema deben estar bajo condiciones trabajables; para esto, es importante que la potencia le suministre a la batería cierto voltaje de salida. Es de gran ayuda suministrar un transformador que tenga la capacidad de llevar la tensión del voltaje a la salida del voltaje deseada para el suministro de electricidad a aparatos.

...