Ciclo Otto
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Il ciclo OTTO Il ciclo OTTO Generalità Descrizione ciclo teorico Lavoro utile Rendimento Applicazioni Generalità il ciclo Otto è un ciclo di trasformazioni termodinamiche effettuate su un gas con lo scopo di trasformare ENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICA Descrizione ciclo teorico Trasformazioni termodinamiche 1) 1-2 adiabatica di compressione 2) 2-3 isometrica in cui si fornisce calore 3) 3-4 adiabatica di espansione 4) 4-1 isometrica in cui si sottrae calore ritornando alle condizioni iniziali Adiabatica di compressione 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. Isometrica con calore fornito 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. Adiabatica di espansione 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. Isometrica con calore sottratto Il gas viene raffreddato a volume costante e riportato alle condizioni iniziali 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 utile Lavoro di compressione 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 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 espansione Rendimento Il rendimento del ciclo OTTO è dato dalla seguente formula 1 1 k 1 = rapporto di compressione v1/v2 k = rapporto Cp/Cv v1 = volume inizio compressione v2 = volume fine compressione Cv = calore specifico a volume costante del gas Cp = calore specifico a pressione costante del gas Applicazioni Motore Ciclo Fasi del motore Motore a combustione interna a quattro tempi Applicazioni Motore Ciclo Fasi del motore Ciclo reale di un motore a combustione interna a quattro tempi Descrizione del motore Qui è riportato il cinematismo del funzionamento di un motore a scoppio, composto da quattro cilindri in linea (quadricilindrico). Sono evidenziate in azzurro le bielle e in verde l’albero motore, i bilancieri e il volano. Descrizione del motore In figura sono indicate le parti principali del “cuore” del motore. L’alesaggio pari al diametro esterno del pistone, coincide, a meno delle tolleranze, con il diametro interno del cilindro Descrizione del motore In questa figura si vede molto bene il dettaglio delle valvole sul cielo del pistone. E’ evidente che in questa rappresentazione manca il cilindro Descrizione del motore In questa animazione si vede il ciclo completo combinato dei quattro cilindri in linea. In verde sono evidenziate le camme, il cui profilo incide sensibilmente sul carattere e sulle prestazioni di un motore. Comparazione del ciclo termodinamico con le fasi del motore Il primo tempo (aspirazione) è rappresentato dalla isobara AB, che ha luogo alla pressione atmosferica e alla temperatura dei cilindri del motore. Il secondo tempo (compressione) è rappresentato dalla adiabatica BC, durante il quale la compressione provoca l’aumento della pressione e della temperatura della miscela, che avviene senza scambi di temperatura con l’esterno Il terzo tempo (combustione istantanea) è rappresentato dalla isocora CD. La temperatura e la pressione del gas aumentano rapidamente a causa della combustione della miscela, il volume resta inizialmente inalterato poiché il pistone non fa in tempo a muoversi; Comparazione del ciclo termodinamoco con le fasi del motore Il quarto tempo (espansione) è rappresentato dall’adiabatica DE, durante il quale la temperatura dei prodotti della combustione si abbassa Il quinto tempo (uscita dei gas) è rappresentato dall’isocora EB, lungo la quale la pressione del gas si abbassa fino alla pressione atmosferica a causa dell’apertura delle valvole di scarico Il sesto tempo (espulsione) è rappresentato dall’isobara BA, durante il quale la corsa ascendente del pistone espelle i gas combusti dalla camera di scoppio e completa così il ciclo.
