Post on 02-May-2015
I CICLI TERMODINAMICII CICLI TERMODINAMICI
OTTO DIESEL
Il ciclo OTTOIl ciclo OTTOGeneralità
Cenni storici
Descrizione ciclo teorico
Lavoro utile
Rendimento
Applicazioni
GeneralitàGeneralità
il ciclo Otto è un ciclo di trasformazioni il ciclo Otto è un ciclo di trasformazioni termodinamiche effettuate su un gas con termodinamiche effettuate su un gas con lo scopo di trasformare lo scopo di trasformare
ENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICAENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICA
Cenni storiciCenni storici
Otto, Nikolaus August
(Holzhausen 1832 - Colonia 1891), ingegnere tedesco, inventore del primo motore a combustione interna a quattro tempi, che funzionava secondo un ciclo teorico che prese il nome da lui.
Dopo aver condotto una serie di ricerche sul funzionamento del motore a gas illuminante inventato da Etienne Lenoir, Otto si dedicò alla realizzazione di esperimenti sui motori a combustione interna. Assieme all’ingegner Eugen Langen, fondò una ditta che nel 1866 produsse il primo modello di motore monocilindrico a due tempi, che presentava un consumo molto più basso di quello del motore di Lenoir. Dopo ulteriori ricerche, nel 1876 Otto e Langen presentarono un motore a quattro tempi, noto anche come motore a ciclo Otto, che riscosse grande successo e, nella nascente industria automobilistica, divenne il modello base per la maggior parte dei motori a combustione interna.
Descrizione ciclo Descrizione ciclo teoricoteorico
1)1) 1-2 adiabatica d1-2 adiabatica di compressionei compressione
2)2) 2-3 isometrica i2-3 isometrica in cui si forniscen cui si fornisce calore calore
3)3) 3-4 adiabatica d3-4 adiabatica di espansionei espansione
4)4) 4-1 isometrica i4-1 isometrica in cui si sottrae n cui si sottrae calore calore ritornando alle ritornando alle condizioni iniziacondizioni inizialili
Trasformazioni termodinamiche
Si comprime il gas senza scambi di calore, la temperatura e la pressione del gas aumentano.
Il lavoro di compressione va quindi ad aumentare l’energia interna del gas.
Adiabatica di compressioneAdiabatica di compressione
Si fornisce calore al gas mantenendo il volume costante la temperatura e la pressione del gas aumentano.
L’energia termica fornita va ad incrementare l’energia interna del gas.
Isometrica con calore Isometrica con calore fornitofornito
Il gas si espande senza scambi di calore la temperatura e la pressione del gas diminuiscono.
L’energia interna precedentemente accumulata viene trasformata in lavoro meccanico.
Adiabatica di espansioneAdiabatica di espansione
Il gas viene raffreddato a volume costante e riportato alle condizioni iniziali
Isometrica con calore Isometrica con calore sottrattosottratto
Lavoro Lavoro utileutile
Il lavoro utile del Il lavoro utile del ciclo è ciclo è rappresentato rappresentato dall’area interna al dall’area interna al ciclo, ed è il ciclo, ed è il risultato della risultato della differenza fra il differenza fra il lavoro di espansione lavoro di espansione positivo con il lavoro positivo con il lavoro di compressione di compressione negativonegativo
Lavoro utile
Il lavoro utile del ciclo è rappresentato dall’area interna al ciclo, ed è il risultato della differenza fra il lavoro di espansione positivo con il lavoro di compressione negativo
Lavoro utile
Lavoro di Lavoro di compressionecompressione
Il lavoro utile del ciclo è rappresentato dall’area interna al ciclo, ed è il risultato della differenza fra il lavoro di espansione positivo con il lavoro di compressione negativo
Lavoro utile
Lavoro di Lavoro di espansioneespansione
RendimentRendimentoo
1
11
k
= rapporto di compressione v1/v2
k = rapporto Cp/Cv
Il rendimento del ciclo OTTO è dato dalla seguente formula
v1 = volume inizio compressione
v2 = volume fine compressione
Cv = calore specifico a volume costante del gas
Cp = calore specifico a pressione costante del gas
ApplicazioniApplicazioni
Motore a combustione interna a quattro tempi
Fasi del motoreMotore Ciclo
Applicazioni
Ciclo reale di un motore a combustione interna a quattro tempi
Fasi del motoreMotore Ciclo
AspirazioneAspirazione
Si apre la valvola di aspirazione, e la depressione creata dal pistone aspira la miscela di gas combustibile formata da carburante ed aria in proporzioni stechiometriche
CompressioneCompressione
La miscela viene compressa dal pistone e le valvole rimangono chiuse
CombustioneCombustione
La scintilla generata dalla candela innesca la combustione che si propaga con rapidità a tutta la massa della miscela.
La pressione raggiunge valori elevati
EspansioneEspansione
La pressione elevata spinge il pistone verso il basso, che attraverso la biella mette in rotazione l’albero motore
ScaricoScarico
Si apre la valvola di scarico ed il pistone spinge i gas combusti fuori dal cilindro.
Il ciclo DIESELIl ciclo DIESELGeneralità
Cenni storici
Descrizione ciclo teorico
Lavoro utile
Rendimento
Applicazioni
GeneralitàGeneralità
il ciclo Diesel fa parte di quei cicli di il ciclo Diesel fa parte di quei cicli di trasformazioni termodinamiche effettuate trasformazioni termodinamiche effettuate su un gas in modo da convertire su un gas in modo da convertire
ENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICAENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICA
Cenni storiciCenni storici
Rudolf Diesel
(Parigi 1858 – Canale della Manica 1913), ingegnere tedesco; inventò il motore che funzionava secondo un ciclo teorico che prese il nome da lui. Dopo aver studiato in Gran Bretagna, frequentò la Scuola politecnica di Monaco, dove si stabilì nel 1893. L'anno precedente aveva brevettato un motore a combustione interna, il motore diesel, che sfruttava l'autoaccensione del combustibile. In associazione con la ditta Krupp di Essen, costruì il primo motore diesel di uso pratico, utilizzando un combustibile a basso costo. Nel 1913, mentre si recava in Gran Bretagna, cadde in mare durante la traversata della Manica e annegò.
Descrizione ciclo Descrizione ciclo teoricoteorico
1)1) 1-2 adiabatica d1-2 adiabatica di compressionei compressione
2)2) 2-3 isobara in c2-3 isobara in cui si fornisce calui si fornisce caloreore
3)3) 3-4 adiabatica d3-4 adiabatica di espansionei espansione
4)4) 4-1 isometrica i4-1 isometrica in cui si sottrae n cui si sottrae calore ritornandcalore ritornando alle condizionio alle condizioni iniziali iniziali
Trasformazioni termodinamiche
Si comprime il gas senza scambi di calore, la temperatura e la pressione del gas aumentano.
Il lavoro di compressione va quindi ad aumentare l’energia interna del gas.
Adiabatica di compressioneAdiabatica di compressione
Si fornisce calore al gas mantenendo la pressione costante la temperatura ed il volume del gas aumentano.
L’energia termica fornita va ad incrementare l’energia interna del gas e contemporaneamente fornisce lavoro.
Isobara con calore fornitoIsobara con calore fornito
Il gas si espande senza scambi di calore la temperatura e la pressione del gas diminuiscono.
L’energia interna precedentemente accumulata viene trasformata in lavoro meccanico.
Adiabatica di espansioneAdiabatica di espansione
Il gas viene raffreddato a volume costante e riportato alle condizioni iniziali
Isometrica con calore Isometrica con calore sottrattosottratto
Lavoro Lavoro utileutile
Il lavoro utile Il lavoro utile del del ciclo è ciclo è rappresentato rappresentato dall’area interna al dall’area interna al ciclo, ed è il ciclo, ed è il risultato della risultato della differenza fra il differenza fra il lavoro di espansionelavoro di espansione positivo con il positivo con il lavoro di compressiolavoro di compressione ne negativonegativo
Lavoro utile
Lavoro utile
Il lavoro utile del ciclo è rappresentato dall’area interna al ciclo, ed è il risultato della differenza fra il lavoro di espansione positivo con il lavoro di compressione negativo
Lavoro di Lavoro di compressionecompressione
Lavoro utile
Il lavoro utile del ciclo è rappresentato dall’area interna al ciclo, ed è il risultato della differenza fra il lavoro di espansione positivo con il lavoro di compressione negativo
Lavoro di Lavoro di espansioneespansione
RendimentRendimentoo
)1(
1111
1
k
kk
= rapporto di compressione v1/v2
= rapporto di combustione v3/v2
k = rapporto Cp/Cv
Il rendimento del ciclo DIESEL è dato dalla seguente formula
v1 = volume inizio compressione
v2 = volume fine compressione
v3 = volume di fine combustione
Cv = calore specifico a volume costante del gas
Cp = calore specifico a pressione costante del gas
ApplicazioniApplicazioni
Motore Diesel a combustione interna a quattro tempi
Fasi del motoreMotore Ciclo
Applicazioni
Ciclo reale di un motore a combustione interna a quattro tempi
Fasi del motoreMotore Ciclo
AspirazioneAspirazione
Si apre la valvola di aspirazione, e la depressione creata dal pistone aspira aria
CompressioneCompressione
L’ aria viene compressa dal pistone, le valvole rimangono chiuse la pressione e la temperatura aumentano.
CombustioneCombustione
Il combustibile viene polverizzato dall’iniettore ed a contatto con l’aria a temperatura elevata si incendia.
EspansioneEspansione
La pressione elevata spinge il pistone verso il basso, che attraverso la biella mette in rotazione l’albero motore
ScaricoScarico
Si apre la valvola di scarico ed il pistone spinge i gas combusti fuori dal cilindro.