Trabalho Motores Stirling-2022 1

Os motores Stirling fazem parte do grupo de máquinas térmicas de combustão interna, sendo assim na maior parte dos casos dentro do motor o fluido de trabalho é apenas ar. Tal situação facilita a modelagem pois o fluido de trabalho não sofre reações químicas. Outro ponto a ser destacado é que os motores Stirling possuem eficiência teórica igual a eficiência de Carnot, sendo o ciclo ideal composto de forma teórica por dois processos de compressão e expansão isotérmica e aquecimento e resfriamento isovolumétricos, conforme diagrama abaixo. 1 → 2 Expansão isotérmica – processo em que o ar presente no motor sofre uma expansão aproximadamente isotérmica, absorvendo calor de fontes externas 2 → 3 Resfriamento isovolumétrico – o ar presente no motor transfere calor para o meio externo e/ou regenerador; 3 → 4 Compressão isotérmica – processo em que o ar contido dentro do cilindro do motor é contraído e sua pressão aumenta grandemente, em um processo que ocorre em temperatura constante; 4 → Aquecimento isovolumétrico – o último processo ocorre a volume constante e envolve transferência de calor da fonte quente para o ar contido dentro do cilindro do motor. Compreendendo que os processos de transferência de calor não são instantâneos em os motores Stirling os onde ocorrem a transferência de calor da fonte quente e para fonte fria são diferentes. Em síntese há dois cilindro e o ar se desloca de uma para o outro (conforme apresentado em sala as três variações mais comuns Alpha, Beta e Gamma). Considerando que ao longo de uma revolução (volta no eixo de 360°) do virabrequim do motor Stirling tipo alpha ocorre variações dos volumes quente, frio e total. Plote em uma figura com os seguintes parâmetros: Volume do Cilindro Quente, Volume do Cilindro Frio, Volume total em função do ângulo de revolução. Para determinar tal comportamento é necessários os seguintes parâmetros: • Diâmetro dos Cilindros: 10cm; • Deslocamento dos Cilindros: 10cm; • Comprimento da Biela: 20cm; • Ângulo de defasagem entre o cilindro frio e quente de 90°; • Volume do Regenerador mais conexão entre os cilindros quente e frio igual ao volume deslocado por um cilindro. Além do gráfico análogo ao apresentado abaixo, apresente a razão de compressão deste motor. Lembre-se o conceito é análogo ao dos demais motores alternativos. A solução deve conter um arquivo em execel/matlab/EES. Deixe claro o nome das variáveis no seu arquivo bem como as equações que utilizou. Cópias serão zeradas. Orientações Gerais: Existem equações prontas na literatura para determinar o comportamento do volume em função do ângulo de giro do virabrequim.