Motor stirling

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Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de Ingeniería Térmica y de Fluidos Práctica nº1 Ensayo de un motor Stirling Fecha de inicio: 22/11/2010 Fecha Entrega: 29/11/2010 Curso: 4º A IIND Grupo de prácticas: A6 |



OBJETIVOS

En esta práctica pretendemosanalizar los procesos de un ciclo Stirling, diferenciar el ciclo real del teórico y determinar las potencias indicada, efectiva y de pérdidas mecánicas en un motor alternativo.

ENSAYOS

Para determinar las potencias mencionadas realizaremos tres ensayos a distintas tensiones en el transformador. Cada una dará una cantidad diferente de calor al ciclo, lo que nos permite estudiarlo endistintos casos. Realizaremos además del ensayo libre, dos ensayos posteriores con cada tensión aplicando distintos pares de frenado al eje del motor para ver su influencia en el ciclo.

CÁLCULOS

* Potencia indicada.

Se obtiene calculando el área del diagrama indicado. A lo largo de un ciclo de trabajo se registra la relación entre la presión en el interior de la cámara y el volumen de ésta.Responde a la fórmula:

Área=pi-pi-12(Vi-Vi-1) (1)

Si queremos potencia indicada debemos de multiplicar por Ω (velocidad de giro):
Pi=Área*N60

Los datos facilitados por el software CASY fueron recogidos sobre una hoja de Excel. En la misma plantilla se programa una función SUMA que calculará el resultado de (1). Al programar el sumatorio nos damos cuenta que los datos recogidos (p y V)en el Excel superan a los de un ciclo de trabajo por lo que se tuvo que acotar el rango de datos introducidos en dicha función:

Tensión [V] | Ensayo | Velocidad [rpm] | Trabajo indicado [J] | Potencia indicada [w] |
| | | | |
8 | Libre | 200 | 2,044325 | 6,814416667 |
| Freno 1 | 170 | 1,90119 | 5,386705 |
| Freno 2 | 153 | 1,760667 | 4,48970085 |
10 | Libre | 240 | 3,82459| 15,29836 |
| Freno 1 | 227 | 2,288525 | 8,658252917 |
| Freno 2 | 156 | 2,487345 | 6,467097 |
12 | Libre | 321 | 2,86277 | 15,3158195 |
| Freno 1 | 288 | 2,896015 | 13,900872 |
| Freno 2 | 242 | 3,077195 | 12,41135317 |

* Potencia efectiva.

Es la entregada por el motor en el cigüeñal. Se estudió durante la práctica como potencia al freno midiéndose experimentalmente enun banco dinamométrico que le ofrece una carga variable.
Para calcular la potencia efectiva se recurre a la siguiente expresión:

Brazo de freno=d=211mm

Pe=M*Ω=M*2*PI*N60=F*d*2*PI*N60

Tensión [V] | Ensayo | Velocidad [rpm] | Potencia efectiva [w] |
| | | |
8 | Libre | 200 | 0 |
| Freno 1 | 170 | 1,12685605 |
| Freno 2 | 153 | 1,35222726 |
10 | Libre | 240 | 0 |
|Freno 1 | 227 | 1,504684255 |
| Freno 2 | 156 | 2,06811228 |
12 | Libre | 321 | 0 |
| Freno 1 | 288 | 1,90902672 |
| Freno 2 | 242 | 3,742929703 |

* Potencia de pérdidas mecánicas.

Comprende la fricción y renovación de la carga que para este caso, motor Stirling, es un efecto que no consideramos al tratarse de un sistema cerrado.
Para calcular dicha potencia se recurre a laexpresión:

Pmec=Pi-Pe

Tensión [V] | Ensayo | Velocidad [rpm] | Potencia de pérdidas mecánicas [w] |
| | | |
8 | Libre | 200 | 6,814416667 |
| Freno 1 | 170 | 4,25984895 |
| Freno 2 | 153 | 3,13747359 |
10 | Libre | 240 | 15,29836 |
| Freno 1 | 227 | 7,153568662 |
| Freno 2 | 156 | 4,39898472 |
12 | Libre | 321 | 15,3158195 |
| Freno 1 | 288 | 11,99184528 |
|Freno 2 | 242 | 8,668423463 |

* Análisis de las potencias.

Hay que destacar una serie de detalles que deben considerarse antes de tomar estos resultados como buenos.

* En referencia a la potencia indicada,
Para calcular el área del diagrama en vez de utilizar un método gráfico o la integral de la curva v=f(p), se utiliza una aproximación por una función sumatorio, cuyos términos...