Motor Stirling.pptx

Presentacion en power point sobre conceptos, caracteristicas y apliciones de los motores Stirling.

1. Motor Stirling. Grupo # 6 MSC. MARIUXI RUIZ. IND-S-VE-3-3 1. CARLOS ALBERTO ACOSTA CAMPOZANO 2. NATHALY STEFANIA DUARTE JIMENEZ 3. DARIO QUEZADA CUENCA 4. FRIXON DAVID ROMERO BLACIO 5. FARIDE TAHIANA TIPAN ANTON

2. Agenda Motor Stirling ¿Cuál es la diferencia entre el motor Stirling y el motor de vapor? Características del motor Stirling ¿Cómo funciona un motor Stirling? Ventajas y Desventajas Ciclo Stirling Aplicaciones de motores Stirling

3. Motor Stirling El motor Stirling es un tipo de motor térmico. Su funcionamiento se basa en la expansión y contracción de un gas El motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling. El objetivo era conseguir un motor menos peligroso que la máquina de vapor. Originariamente, el motor Stirling se concibió como un motor principal industrial para competir con la máquina de vapor.

4. ¿Cuál es la diferencia entre el motor Stirling y el motor de vapor? A diferencia de un motor de vapor el motor Stirling cierra una cantidad fija de fluido en estado permanentemente gaseoso como es el aire El motor Stirling se caracteriza por su alta eficiencia en comparación con las máquinas de vapor, un funcionamiento más silencioso, y mayor facilidad para utilizar diferentes fuentes de calor.

5. Características del motor Stirling El motor Stirling se caracteriza por: Su alta eficiencia en comparación con las máquinas de vapor. Funcionamiento silencioso. Facilidad con que se puede utilizar casi cualquier fuente de calor.

6. Componentes principales del motor Stirling Cilindro: Es una cámara cerrada. Pistón: Es un elemento móvil. Fuente de calor: Es el componente que proporciona calor al motor Stirling. Fuente de enfriamiento: Es el elemento que enfría el fluido. Volante de inercia: Almacena energía cinética durante la fase de expansión y la libera durante la fase de compresión.

7. ¿Cómo funciona un motor Stirling? Expansión: Al cilindro se le proporciona calor desde una fuente externa, lo que provoca que se expanda el fluido caliente y alcance su máxima posición hacia afuera. Enfriamiento: El regenerador absorbe el calor del fluido caliente saliente para su uso posterior y devuelve el fluido enfriado nuevamente al cilindro. Compresión: El pistón se mueve hacia adentro, lo que comprime el fluido enfriado que se encuentra en el cilindro. Calentamiento: Se aplica calor al fluido comprimido desde una fuente externa. El fluido absorbe calor y se prepara para iniciar nuevamente el ciclo con una nueva fase de expansión.

8. ¿Cómo funciona un motor Stirling?

9. Ventajas del ciclo de Stirling El aporte de calor es externo, por lo que las condiciones de combustión son flexibles. • Se puede usar un proceso de combustión continua, por lo cual se pueden reducir la mayor parte de las emisiones (hollines, hidrocarburos, …) • Los mecanismos son más sencillos que en otras máquinas alternativas, entonces, no necesitan válvulas, el quemador puede simplificarse. • Se pueden construir para un funcionamiento silencioso y sin consumo de aire para propulsión de submarinos o en el espacio.

10. Desventajas del ciclo de Stirling • Baja densidad de potencia debido a la combustión externa, lo que condiciona su tamaño. • Se requieren grandes superficies de intercambios de calor, lo que hace aumentar desmesuradamente su tamaño en comparación con los motores de combustión interna. • Largo tiempo de encendido y apagado del motor.

11. Ciclo de Stirling teórico Un motor ideal de Stirling consta de cuatro procesos termodinámicos, tal como se muestran en la figura en un diagrama presión-volumen.

12. Supongamos n moles de un gas ideal encerrado en un recipiente con un émbolo que se puede desplazar. El gas experimenta los siguientes procesos:

13. Es una  expansión isotérmica  a la temperatura  T 1 , desde el volumen inicial  V 1  al volumen final  V 2 . Variación de energía interna,  ΔU 12 =0 El gas realiza un trabajo  W 12  y por tanto, tiene que absorber una cantidad igual de energía del foco caliente para mantener su temperatura constante.   Proceso 1→2 :

14. Es un proceso isócoro o a  volumen constante . El trabajo realizado es nulo  W 23 =0 El gas ideal cede calor disminuyendo su energía interna y, por tanto, su temperatura. Proceso 2→ 3 :  

15. El gas se comprime a la temperatura constante  T 2 , desde el volumen inicial  V 2  al volumen final  V 1 . Como el gas está a baja presión, el trabajo necesario para comprimirlo es menor que el que proporciona durante el proceso de expansión. Variación de energía interna, Δ U 34 =0 Se realiza un trabajo  W 34   sobre el gas y por tanto, tiene que ceder una cantidad igual de calor del foco frío para mantener su temperatura constante. Proceso 3→4 :  

16. Es un proceso isócoro o a volumen constante. El trabajo realizado es nulo  W 41 =0 El gas ideal absorbe calor aumentando su energía interna y por tanto, su temperatura Proceso 4→ 1 :  

17. Variación de energía interna Como cabía esperar de un proceso  cíclico reversible de un gas ideal. El trabajo realizado por el gas es: donde  m  es la masa del gas,  M  es su peso molecular y  R  es la constante de los gases cuyo valor es 8.3143 J/( K·mol ). Ciclo completo    

18. Aplicaciones del Motor Stirling. Salida mecánica y propulsion. Uso en la industria automotriz y propulsión marina, altos rendimientos en comparación con motores térmicos.

19. Aplicaciones del Motor Stirling. Generación de electricidad Vinculada a energía nuclear y solar térmica, impulsando turbinas de vapor.

20. Aplicaciones del Motor Stirling. Bomba de calor Sistema reversible con intercambiador de calor para proporcionar calefacción o refrigeración.

21. Gracias.