Motoare Termice Fizica, Clasa A Xi-A Motoare [PDF]

Zitiervorschau

Motoare termice Motoarele termice sunt motoarele ce consuma un combustibil (benzina, motorina, alcool, etc) si transforma caldura dezvoltata in lucru mecanic. Scurt istoric Inca din veacul al doilea i.e.n. Heron din Alexandria cunostea forta de expansiune a vaporilor si a construit chiar o turbina cu reactie. Inventia lui a cazut uitare datorita faptului ca relatiile de productie nu erau favorabile unei aplicatii mai largi in practica. Abia in 1707 Demis Papiu reactualizeaza problema si construieste o masina cu vapori pe care o instaleaza pe o corabie. Principiul de functionare era urmatorul: apa fierbea intr-un cazan inchis si vaporii treceau intr-un cilindru care impingea un piston; miscarea alternativa a psitonului era comandata manual prin deschiderea si inchiderea unor robinete. Mai tarziu, in anul 1765, scotianul James Watt perfectioneaza masina cu vapori, dandu-I forma definitiva sub care functioneaza si astazi. De-alungul timpului turbinele cu vapori s-au dezvoltat foarte mult, extinzandu-se pe o scara tot mai larga. Vaporii de abur au o masa specifica mult mai mica decat a apei si de aceea trebuie sa intre in paletele turbinei cu o viteza mult mai mare. Aceasta viteza ajunge uneori la 1 km/s iar presiunea la 200 at. Motoarele cu ardere interna sunt motoarele termice de cea mai larga raspndire. Ele au inceput sa evolueze mult mai tarziu datorita temperaturilor dezvoltate (cca 2000 °C) in corpul motorului. Din acest motiv dezvoltarea lor a avut loc odata cu dezvoltarea metalurgiei care a ajuns sa produca oteluri si aliaje suficient de rezistente. Avantajul acestora fata de turbinele cu abur este in principal ca au gabarite mult mai reduse si pot fi puse in functine imediat. Astazi se construiestc asemenea masini cu puteri de 2500 CP la o greutate de numai 500g/CP.

O alta masina termica este motorul Diesel. El a aparut la inceputul anului 1900 in Germania si a fost inventat de Rudolf Diesel. La aceste motoare aerul este comprimat rapid in cilindru pana la 25-30 at. Aceasta comprimare ridica temperatura pana la 7-800 °C, producand astfel aprinderea combustibilului sub forma de mici picaturi produse de un vaporizator. Motorul Diesel este mult mai robust decat motoarele cu explozie si are avantajul ca foloseste combustibil ieftin: motorina, titei sau chiar praf de carbune. Se fabrica pe scara larga in industrie, pe locomotive, automobile, autocamioane. In prezent puterea dezvoltata de aceste motoare poate ajunge pana la 20 000 CP. Legile de baza ale functionalitatii masinilor termice Masinile termice au la baza lor de functionare principiile I si II ale termodinamicii. Principiul I stabileste legatura dintre cantitatea de caldura produsa si energia mecanica absorbita sau invers. Intre o cantitate de caldura Q si lucru mecanic L din care a provenit vom avea relatia de echivalenta: L=f*Q unde f este numit echivalentul mecanic al caloriei. Principiul I al termodinamicii se enunta astfel: Intr-un sistem perfect izolat, suma energiilor de orice fel pe care le contine ramane constanta. Bazandu-ne pe aceasta afirmatie pentru a deduce ca daca dam un corp o cantiate de caldura Q peste cea pe care o avea initial, aceasta energie suplimentara poate sa aibe urmatoarele manifestari: 1. sa oblige corpul sa execute un lucru mecanic L exterior 2. sa ridice temperatura corpului 3. sa modifice structura interna a corpului In concluzie, din caldura Q data corpului o parte se va transforma in L care se manifesta ca lucru mecanic exterior, o parte U se absoarbe si produce o variatie a energiei interne. Expunerea matematica este urmatoarea: Q = U + L Principiul I stabileste numai cantitativ cat lucru mecanic se poate obtine dintr-o cantitate de caldura. Principiul al II-lea este si calitativ, deoarece se ocupa de calitatea energiilor, adica de posibilitatea unei transformari a lor in lucru mecanic util si arata ca aceasta transformare nu este integral posibila pentru caldura. Acest principiu a fost descoperit de Carnot in 1824 si se enunta astfel: Toate masinile termice care functioneaza intre aceleasi limite de temperatura au acelasi randament maxim, adica acelasi coeficient economic ideal.

Coeficientul economic ideal se mai numeste si randament si are urmatoarea expresie matematica:  = 1 – T2/T1 sau  = T / T1 unde: T1 este sursa calda, T2 este sursa rece iar T este diferenta intre cele doua. Randamentul unei masini termice este cu atat mai mare cu cat diferenta de temperatura dintre sursa calda si sursa rece este mai mare. De aceea masinila cu abur moderne folosesc supraincalzirea aburului de la intrare si condensarea lui la iesire. Principiul al II-lea al termodinamicii ne arata ca pentru ca o masina termica sa poata functiona este absolut nevoie de doua surse de caldura. Prin urmare, in orice masina termica avem un rezervor de caldura, la temperatura mai inalta, care o cedeaza unui organ de transformare. Acesta retine si transforma o parte din ea si transmite restul spre exterior, la temperatura mai joasa. In aceasta masina, caldura trece in mod natural de la temperaturile mai ridicate la cele mai joase. Masinile termice reale pot fi studiate pe baza ciclului Carnot. Pentru o masina termica organul de transformare a caldurii in lucru mecanic este in speta cilindrul si pistonul care primeste o cantitate de vapori sau de gaz, la o presiune, un volum si o temperatura date si o destinde la presiunea si temperatura din exterior. Pentru o masina cu vapori si pistoane, asa-zise alternative, gasim experimental urmatoarea curba parcursa in timpul unei miscari de dus si intros a pistonului; in aceasta diagrama distingem doua faze: A

B A’

B’

1. In prima faza este parcursa portiunea de curba intre A si B. In timpul acesteia, vaporii se destind, cedeaza din caldura lor interna, misca pistonul si executa un lucru mecanic, proportional cu aria suprafetei A-B-B’-A’. 2. In faza a doua, masina absoarbe lucru mecanic din energia cinetica pentru a comprima vaporii ramasi in cilindru sau sa lupte impotriva celor care vin din cazan.

Ciclul se inchide si lucrul mecanic absorbit este proportional cu dublul ariei suprafetei hasurate. Rezultatul final duce la un lucru mecanic util, deoarece faza a doua necesita mai putina energie decat s-a degajat in prima.

Motorul otto Nikolaus August Otto s-a născut în anul 1832 în localitatea Holzhasen din Germania. A absolvit cursurile politehnice, obţinând diploma de inginer. În 1867, împreună cu inginerul Eugen Langen (1833-1895), Otto a construit un motor termic cu ardere internă, cu piston în patru timpi, care folosea combustibil gazos. În anul 1878, Nikolaus Otto, a pus la punct un motor în 4 timpi alimentat cu combustibil lichid (benzină) cu un randament de 22%. O contribuţie însemnată la perfecţionarea motorului cu ardere internă, cu aprindere prin scânteie electrică, au adus-o inventatorii germani Karl Benz şi Gottlieb Daimler, care au realizat primele automobile acţionate cu astfel de motoare.

Nikolaus August Otto a murit în anul 1891, la Koln. Figura din stânga prezintă principalele părţi componente ale unui motor cu adere internă, în 4 timpi, cu aprindere prin scânteie electrică.

Circuitul de functionare al motorului Otto Ciclul Otto Motorul Otto a fost conceput ca un motor de staționare și în acțiunea motorului,timpul este miscare in sus sau jos a unui piston într-un cilindru. Utilizat mai târziu, într-o formă adaptată ca un motor de automobil,sunt implicați patru timpi sus-jos: (1) Admisie descendentă- cărbune,gaz și aer intra în camera pistonului, (2) Compresie adiabatica în sens ascendent - piston comprimă amestecul, ( 3) Ardere si destindere adiabatica descendentă - arde amestecul de combustibile cu scânteie electrică și (4) Evacuarea ascendentă –degajă gaze de eșapament din camera pistonului. Otto l-a vândut doar ca pe un motor stationar.

Majoritatea motoarelor (motoare, nu motociclete) sunt in 4 timpi. Asta inseamna ca motorul are un piston (cilindru) care se misca in sus is in jos de 4 ori pentru a-si completa ciclul. In poza de mai jos aveti ilustrate secventele celor 4 timpi. Timpii de funcţionare ai unui motor cu ardere internă şi aprindere prin scânteie sunt: 1- Absorbţia 2- Compresia 3- Aprinderea 4- Evacuarea Timpul 1- Absorbţia În timpul 1 se deschide supapa de admisie, iar în timp ce pistonul se deplasează înspre punctul mort inferior, în cilindru este absorbit amestecul de vapori de benzină şi aer (realizat în carburator) datorită depresiunii formate. Timpul 2- Compresia După ce pistonul a ajuns în punctul mort inferior, supapa de admisie se închide. Supapa de evacuare este şi ea închisă. În deplasarea pistonului înspre punctul mort superior, acesta comprimă amestecul din cilindru până la o rată de 9:1. Timpul 3-Aprinderea La sfârşitul compresiei, când pistonul a ajuns la punctul mort superior şi ambele supape sunt închise, se produce o scânteie electrică între electrozii bujiei. Scânteia aprinde amestecul carburant care începe să ardă progresiv. Temperatura rezultată este de circa 2000C şi presiunea de aproximativ 25 atm. Gazele produc o forţă mare de apăsare asupra pistonului împingâdu-l spre punctul mort inferior. Pe măsură ce pistonul coboară, gazele se destind  are loc detenta. Acum este singurul moment când se produce lucru mecanic. Timpul 4- Evacuare Supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă, permiţând gazelor arse din cilindru să fie împinse afară din cilindru de pistonul care se deplasează de la punctul mort inferior spre punctul mort superior.

Motorul diesel Motorul diesel este un motor cu ardere internă în care combustibilul se aprinde datorită temperaturii ridicate create de comprimarea aerului necesar arderii, și nu prin utilizarea unui dispozitiv auxiliar, așa cum ar fi bujia în cazul motorului cu aprindere prin scânteie. Motorul lucrează pe baza ciclului Diesel. Numele motorului a fost dat după inginerul german Rudolf Diesel la sugestia soției sale, Martha Diesel, care în 1895 îl sfătuiește cu: Nenn ihn doch einfach Dieselmotor! („numește-l pur și simplu motor Diesel!”), ușurînd astfel lui Diesel căutarea după denumirea motorului, pe care l-a inventat în 1892 și l-a patentat pe 23 februarie 1893. Intenția lui Diesel a fost ca motorul său să utilizeze o gamă largă de combustibili, inclusiv praful de cărbune. Diesel și-a prezentat invenția funcționând în 1900 la Expoziția Universală (World's Fair) având drept combustibil ulei de alune. Cum funcționează motorul diesel Comprimarea unui gaz conduce la creșterea temperaturii sale, aceasta fiind metoda prin care se aprinde combustibilul în motoarele diesel. Aerul este aspirat în cilindri și este comprimat de către piston până la un raport de 25:1, mai ridicat decât cel al motoarelor cu aprindere prin scânteie. Spre sfârșitul cursei de comprimare motorina (combustibilul) este pulverizată în camera de ardere cu ajutorul unui injector. Motorina se aprinde la contactul cu aerul deja încălzit prin comprimare până la o temperatura de circa 700-900 °C. Arderea combustibilului duce la creșterea temperaturii și presiunii, care acționează pistonul. În continuare, ca la motoarele obișnuite, biela transmite forța pistonului către arborele cotit, transformând mișcarea liniară în mișcare de rotație. Aspirarea aerului în cilindri se face prin intermediul supapelor, dispuse la capul cilindrilor. Pentru mărirea puterii, majoritatea motoarelor diesel moderne sunt supraalimentate cu scopul de a mări cantitatea de aer introdusă în cilindri. Folosirea unui

răcitor intermediar pentru aerul introdus în cilindri crește densitatea aerului și conduce la un randament mai bun. În timpul iernii, când afară este frig, motoarele diesel pornesc mai greu deoarece masa metalică masivă a blocului motor {format din cilindri și chiulasă) absoarbe o mare parte din căldura produsă prin comprimare, reducând temperatura și împiedicând aprinderea. Unele motoare diesel folosesc dispozitive electrice de încălzire, de exemplu bujii cu incandescență, ajutând la aprinderea motorinei la pornirea motorului diesel. Alte motoare folosesc rezistențe electrice dispuse în galeria de admisie, pentru a încălzi aerul. Sunt folosite și rezistențe electrice montate în blocul motor, tot pentru a ușura pornirea și a micșora uzura. Motorina are un grad mare de vîscozitate, mai ales la temperaturi scăzute, ducând la formarea de cristale în combustibil, în special în filtre, împiedicând astfel alimentarea corectă a motorului. Montarea de mici dispozitive electrice care să încălzească motorina, mai ales în zona rezervorului și a filtrelor a rezolvat această problemă. De asemenea, sistemul de injecție al multor motoare trimite înapoi în rezervor motorina deja încălzită, care nu a fost injectată, prevenind astfel cristalizarea combustibilului din rezervor. În prezent, folosirea aditivilor moderni a rezolvat și această problemă. O componentă vitală a motoarelor diesel este regulatorul de turație, mecanic sau electronic, care reglează turația motorului prin dozarea corectă a motorinei injectate. Spre deosebire de motoarele cu aprindere prin scânteie (Otto), cantitatea de aer aspirată nu este controlată, fapt ce duce la supraturarea motorului. Regulatoarele mecanice se folosesc de diferite mecanisme în funcție de sarcină și viteză. Regulatoarele motoarelor moderne, controlate electronic, comandă injecția de combustibil și limitează turația motorului prin intermediul unei unități centrale de control care primește permanent semnale de la senzori, dozând corect cantitatea de motorină injectată. Controlul precis al timpilor de injecție este secretul reducerii consumului și al emisiilor poluante. Timpii de injecție sunt măsurați în unghiuri de rotație ai arborelui cotit înainte de punctul mort superior. De exemplu, dacă unitatea centrală de control inițiază injecția cu 10 grade înainte de punctul mort superior, vorbim despre un avans la injecție de 10 grade. Avansul la injecție optim este dat de construcția, turația și sarcina motorului respectiv.

Avansând momentul injecției (injecția are loc înainte ca pistonul să ajungă la punctul mort interior) arderea este completă, la presiune și temperatură mare, dar cresc și emisiile de oxizi de azot. La cealalată extremă, o injecție întârziată conduce la ardere incompletă și emisii vizibile de particule de fum. Motoarele diesel moderne Motoarele diesel sau cu aprindere prin comprimare sunt în doi sau în patru timpi. Majoritatea motoarelor sunt în patru timpi, dar unele motoare mari funcționează în doi timpi, de exemplu cele de pe nave. Majoritatea locomotivelor moderne folosesc motoare diesel în doi timpi, cuplate la generatoare electrice ce acționează motoare electrice, eliminând nevoia transmisiei. Pentru creșterea presiunii în cilindri s-a folosit supraalimentarea, mai ales la motoarele diesel în doi timpi care au câte o cursă utile la fiecare rotație a arborelui cotit. În mod normal, cilindrii sunt multiplu de doi, dar se poate folosi orice număr de

cilindri, atât timp cât sunt eliminate vibrațiile excesive. Cea mai folosită configurație este cea de 6 cilindri în linie, dar sunt folosiți și 8 cilindri în V sau 4 în linie. Motoarele de mică capacitate (în special cele sub 5000 cmc) au de obicei 4 (majoritatea lor) sau 6 cilindri, fiind folosite la autoturisme. Există și motoare cu 5 cilindri, un bun compromis între funcționarea lină a unuia de 6 cilindri și dimensiunile reduse ale unuia de 4 cilindri. Motoarele diesel pentru întrebuințări curente (bărci, generatoare, pompe) au 4, 3, 2 sau chiar un singur cilindru pentru capacități mici. In dorința de a îmbunătății raportul greutate/putere s-au adus inovații privind dispunerea cilindrilor pentru a obține mai multă putere per cilindree. Cel mai cunoscut este motorul Napier Deltic, cu trei cilindri dispuși sub formă de triunghi, fiecare cilindru având 2 pistoane cu acțiune opusă, întregul motor având 3 arbori cotiți. Compania de camioane Commer din Marea Britanie a folosit un motor asemănător pentru vehiculele sale, proiectat de Tillings-Stevens, membru al Grupului Rootes, numit TS3. Motorul TS3 avea 3 cilindri în linie, dispuși orizontal, fiecare cu 2 pistoane cu acțiune opusă conectate la arborele cotit printr-un mecanism de tip culbutor. Deși ambele soluții tehnice produceau o putere mare pentru cilindreea lor, motoarele erau complexe, scumpe de produs și întreținut, iar când tehnica supraalimentarii s-a îmbunătățit în anii 1960, aceasta a rămas o soluție marginală pentru creșterea puterii. Înainte de 1949, Sulzer a construit, experimental, motoare în doi timpi supraalimentate la 6 bar, presiune obținută cu ajutorul unor turbine acționate de gazele de evacuare.

Motoare cu aburi Motorul cu abur este un motor termic cu ardere externă, care transformă energia termică a aburului în lucru mecanic. Aburul sub presiune este produs într-un generator de abur prin fierbere și se destinde într-un agregat cu cilindri, în care expansiunea aburului produce lucru mecanic prin deplasarea liniară a unui piston, mișcare care de cele mai multe ori este transformată în mișcare de rotație cu ajutorul unui mecanism bielă-manivelă. Căldura necesară producerii aburului se obține din arderea unui combustibil sau prin fisiune nucleară. Motoarele cu abur au dominat industria și mijloacele de transport din timpul Revoluției industriale până în prima parte a secolului al XX-lea, fiind utilizate la acționarea locomotivelor, vapoarelor, pompelor, generatoarelor electrice, mașinilor din fabrici, utilajelor pentru construcții (excavatoare) și a altor utilaje. A fost înlocuit în majoritatea acestor aplicații de motorul cu ardere internă și de cel electric.

Istoria motorului cu abur Prima mașină cu aburi a fost inventată în secolul I e.n. de către inginerul grec Heron din Alexandria. O sferă goală pe dinăuntru era pivotată pe două tuburi prin care trecea aburul dintr-un mic fierbător. Aburul umplea sfera și ieșea prin țevi dispuse în părți opuse ale acesteia. Jeturile de abur care țîșneau determinau sfera să se rotească. Totuși, în ciuda faptului că era o invenție interesantă, mașina nu servea unui scop util. Primul om care a avut ideea de a transforma pompa cu piston în mașină termică, a fost francezul Denis Papin în anul 1679. Din păcate nu a putut să o pună în practică din lipsă de fonduri. El a murit în sărăcie, în 1714. Primul motor cu abur a fost proiectat în 1698 de Thomas Savery, un inginer englez. Acest motor era conceput să pompeze apa din mine, dar singura lui întrebuințare a fost să pompeze apa în casele înalte din Londra. Primul motor performant a fost construit în 1712 de inginerul Thomas Newcomen, din Cornwall. Acest motor avea un braț mare care pompa apa cu o frecvență de 16 mișcări de du-te-vino pe minut. În 1776, James Watt, un constructor scoțian de mecanisme, a adus înbunătățiri motorului lui Newcomen. Nicolas Cugnot a fost primul care, în 1769, a folosit motorul cu abur la un vehicul. Acest vehicul putea transporta 4 persoane, dar a fost folosit la transportul armamentului greu. Viteza maximă care a fost atinsă cu acest vehicul a fost de 5 km/h.

Turbina cu abur Turbina cu abur este o maşină termică rotativă motoare, care transformă entalpia aburului în energie mecanică disponibilă la cupla turbinei. Transformarea se face cu ajutorul unor palete montate pe un rotor cu care se rotesc solidar. În prezent, turbinele cu abur înlocuiesc complet motoarele cu abur datorită randamentului termic superior şi unui raport putere/greutate mai bun. De asemenea, mişcarea de rotaţie a turbinelor se obţine fără un mecanism cu

părţi în translaţie, de genul mecanismului bielă-manivelă, fiind optimă pentru acţionarea generatoarelor electrice — cca. 86 % din puterea electrică produsă în lume este generată cu ajutorul turbinelor cu abur. Principiul de funcţionare : Aburul, cu presiune şi temperatură ridicată este destins în paletele statorului, numite şi ajutaje, până la o presiune mai mică. Energia aburului, caracterizată prin entalpie este transformată în energie cinetică. Aburului cu viteză mare i se schimbă direcţia de curgere cu ajutorul unor palete, rezultând o forţă care acţionează asupra paletelor, forţă care creează un moment asupra rotorului. Acesta se roteşte cu o anumită viteză unghiulară, livrând la cuplă putere sub formă de lucru mecanic în unitatea de timp.

Turbina cu gaze O turbină cu gaze este o turbină termică, care utilizează căderea de entalpie a unui gaz sau a unui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc în jurul unui ax a unei cantități de energie mecanică disponibilă la cupla turbinei.[1][2] Turbina cu gaze mai este cunoscută și sub denumirea de instalație de turbină cu gaze (ITG). Din punct de vedere termodinamic o turbină cu gaze funcționează destul de asemănător cu motorul unui automobil. Aerul din atmosferă este admis într-un compresor cu palete, unde este comprimat, urmează introducerea unui combustibil, aprinderea și arderea lui într-o cameră de ardere. Gazele de ardere se destind într-o turbină, care extrage din ele lucrul mecanic, iar apoi sunt evacuate în atmosferă. Procesul este continuu, iar piesele execută doar mișcări de rotație, ceea ce pentru o putere dată conduce la o masă totală a instalației mai mică. Ca urmare, turbinele cu

gaze s-au dezvoltat în special ca motoare de aviație, însă își găsesc aplicații în multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne fiind termocentralele cu cicluri combinate abur-gaz. Istoric Dezvoltarea turbinelor cu gaze este de dată mult mai recentă decât a turbinelor în general, și de dată mai recentă decât a turbinelor cu abur.  În 1791 englezul John Barber a brevetat prima adevărată turbină cu gaze, turbină care avea principalele elemente din turbinele cu gaze moderne.[3]  În 1872 Dr. F. Stolger din Germania a construit prima turbină cu gaze, care însă na funcționat niciodată independent.[3]  În 1903 norvegianul Ægidius Elling a construit prima turbină cu gaze funcțională, care a produs lucru mecanic, eveniment important, luând în considerare lipsa de cunoștințe de aerodinamică a vremii. Turbina sa a reușit să producă o putere de 11 cai putere, foarte mult pentru zilele respective. Din turbina sa s-a inspirat Frank Whittle.  În 1914 Charles Curtis a realizat prima aplicație practică a unei turbine cu gaze.  În 1918 General Electric, unul din cei mai mari producători, inclusiv din zilele noastre, își începe producția de turbine cu gaze. Turboreactor RD-500, clonă a Rolls-Royce Nene, fabricat în URSS.  În 1930 englezul Frank Whittle brevetează proiectul unei turbine cu gaze pentru propulsia avioanelor (motor cu reacție).[4][5] Realizarea practică a acestui proiect s-a făcut însă abia în anul 1937. Compresorul acestui motor era de tip centrifugal, și pe baza lui s-a dezvoltat motorul Rolls-Royce Welland, care a echipat avionul Gloster Meteor. În 1936 Hans von Ohain și Max Hahn dezvoltă în Germania un motor cu reacție bazat pe un brevet propriu.[6][5] Compresorul acestui motor era de tip axial, și pe baza lui s-a dezvoltat motorul Junkers Jumo 004 care a echipat avionul Messersmitt Me 262.

Motor wankel Motorul Wankel este un tip de motor cu ardere internă inventat de inginerul german Felix Wankel, la care mișcarea de rotație se obține nu printr-un mecanism bielă-manivelă, ci cu ajutorul unui piston rotativ de formă triunghiulară. În comparație cu motorul cu ardere internă cu piston, avantajele motorului Wankel sunt compactitatea și vibrațiile

mai reduse. Dezavantajele acestui motor sunt randamentul mai mic, ceea ce duce la un consum de combustibil mai mare pentru aceeași putere furnizată, emisia sporită de poluați, ceea ce duce la necesitatea instalațiilor de denoxare mai complexe și uzinarea și întreținerea pretențioase, deci mai scumpe. Motorul rotativ functioneaza fundamental diferit fata de toate motoarele conventionale cu ardere interna. Toate motoarele actuale cu piston utilizeaza miscarea de du-te vino a pistoanelor pentru a roti un arbore cotit plasat orizontal. La un capat se afla camerele de ardere iar la celalalt capat arborele cotit. Vibratiile cauzate de miscarea de du-te vino a pistoanelor precum si miscarea rotativa a arborelui cotit trebuie sa fie echilibrate de un volant.

Motorul stirling În familia mașinilor termice, motorul Stirling definește o mașină termică cu aer cald cu ciclu închis regenerativ, cu toate că incorect, termenul deseori este utilizat pentru a se face referire la o gamă mai largă de mașini. În acest context, "ciclu închis" înseamnă că fluidul de lucru este într-un spațiu închis numit sistem termodinamic, pe când la mașinile cu "ciclu deschis" cum este motorul cu ardere internă și anumite motoare cu abur, se produce un permanent schimb de fluid de lucru cu sistemul termodinamic înconjurător ca parte a ciclului termodinamic; "regenerativ" se referă la utilizarea unui schimbător de căldură intern care mărește semnificativ randamentul potențial al motorului Stirling. Există mai multe variante constructive ale motorului Stirling din care majoritatea aparțin categoriei mașinilor cu piston alternativ. În mod obișnuit motorul Stirling este încadrat în categoria motoarelor cu ardere externă cu toate că sursa de energie termică poate fi nu numai arderea unui combustibil ci și energia solară sau energia nucleară. Un motor Stirling funcționează prin utilizarea unei surse de căldură externe și a unui radiator de căldură, fiecare din acestea fiind menținut în limite de temperatură prestabilite și o diferență de temperatură suficient de mare între ele. Secţiune prin schema unui motor de tip Beta Stirling cu mecanism de bielă rombic 1 (roz) – peretele fierbinte al cilindrului, 2 (cenuşiu închis) - peretele rece al

cilindrului (cu 3 (galben) racorduri de răcire), 4 (verde închis) – izolaţie termică ce separă capetele celor doi cilindri, 5 (verde deschis) – piston de refulare, 6 (albastru închis) – piston de presiune, 7 (albastru deschis) - volanţi, Nereprezentate: sursa exterioară de energie şi radiatorele de răcire. În acest desen pistonul de refulare este utilizat fără regenerator. Beta Stirling

Funcţionarea unui motor Beta Stirling Un motor de tip Beta Stirling are un singur cilindru în care sunt așezate un piston de lucru și unul de refulare montate pe același ax. Pistonul de refulare nu este montat etanș și nu servește la extragerea de lucru mecanic din gazul ce se dilată având doar rolul de a vehicula gazul de lucru între schimbătorul de căldură cald și cel rece. Când gazul de lucru este împins către capătul cald al cilindrului, se dilată și împinge pistonul de lucru. Când este împins către capătul rece, se contractă și momentul de inerție al motorului, de obicei mărit cu ajutorul unui volant, împinge pistonul de lucru în sensul opus, pentru a comprima gazul. Spre deosebire de tipul Alfa în acest caz se evită problemele tehnice legate de inelele de etanșare de la pistonul cald.

Motorul racheta Motorul racheta electric ionic se afla in faza de testare, fiind o idee geniala a lui K.B. Tiolkovski, avand ca scop asigurarea zborului cosmic prelungit asigurand navigarea in zone lipsite de rezistenta. Fata de motoarele racheta cunoscute, motorul racheta electric ionic, se constituie intr-un sistem electric de propulsie si nicidecum intr-un motor termic de forta. Acest motor rezolva unele probleme privind asigurarea rezistentei termice a motoarelor si a anexelor lor. Motorul racheta electric ionic este un accelerator de particule, procesul de accelerare se desfasoara sub actiunea unui camp electric exterior. Jetul de reactie este un flux de particule incarcate iar sursa de energie este o sursa electrica.

Un motor racheta electric ionic este alcatuit din : propergol 1, sursa de ioni 2, camp electric de focalizare 3, camp electric de accelerare 4, camp electric de neutralizare 5, propulsant accelerat 6, generatorul electric 7. Acest motor are si dezavantajul sau si cel mai important este neutralizarea ionilor cu electroni inainte de trecerea lor prin ajutajul motorului. Daca nu se poate realiza acest lucru, ionii vor smulge electroni din atomii materialului din care este confectionat corpul motorului si vor incarca electric partea sa metalica, existand pericolul ca potentialul incarcarii electrice a corpului navei sa fie asa de mare incat sa nu mai poata fi produsa ejectarea in continuare a ionilor. Fluxul de ioni este oprit ei fiind atrasi in camera de accelerare si motorul isi inceteaza functionarea. Pentru aceasta este necesara accelerarea electronilor in vederea neutralizarii ionilor.