2 - Storico

2.2 - Casi particolari

2.2.1 - Termodinamica dei motori termici

2.2.1.7 - La combustione

La combustione avviene in due modi diversi:

- in modo ciclico nei motori a pistoni alternati, dopo ogni sostituzione del carico;

- in modo continuo nei motori delle turbine a gas.

La combustione ciclica è quella più problematica. In effetti, deve avvenire in tempi record. Ad esempio, in un motore a quattro tempi che gira a 6000 giri/minuto, il ciclo avviene in: 1/(6000/2/60) = 1/50 = 0,02 sec.

Dal momento che il ciclo comprende l'aspirazione, la compressione, lo scatto e la mandata e la combustione può avvenire solamente durante il tempo di scatto, questo deve durare solo: 0,02/4 = 0,005 sec.

Questi tempi vengono divisi circa per tre in un motore a due tempi.

Nei motori a condizionamento omogeneo e ad accensione comandata, la fase di accensione è praticamente costante nel tempo e dipende unicamente dalla composizione della miscela, mentre a diffusione del calore è innanzitutto determinata dalla forma della camera di combustione e dalla posizione del punto di accensione.

La velocità di combustione è determinata dal processo di diffusione delle fiamme, dall'intensità delle turbolenze e dall'evoluzione della temperatura nella parte di miscela che non brucia ancora.

Dal momento che la durata della combustione è costante nel tempo e che la combustione deve avvenire prima dello scatto, bisogna prevedere un dispositivo che permetta di regolare il momento di accensione ottenuto in anticipo, in modo che l'energia calorica contenuta nel carburante sia al minimo quando deve essere trasformata in energia meccanica al momento dello scatto.

Nei motori a condizionamento eterogeneo, l'autocombustione avviene poco prima della fine della compressione. Il carburante viene dunque iniettato nell'aria altamente compressa e riscaldata ad una temperatura compresa tra 700° e 900° Celsius.

La combustione avviene in due fasi, secondo quanto spiegato nel ciclo di Sabathé:

- una fase in cui il carburante iniettato prima dell'accensione si infiamma: è il calore isocoro, secondo quanto spiegato nel ciclo di A. Beau de Rochas;

- una seconda fase nella quale il carburante iniettato dopo l'inizio della combustione inizia a bruciare: è il calore isobaro, secondo quanto spiegato nel ciclo di R. Diesel.

La combustione continua nei motori delle turbine a gas o a combustione esterna deve essere stabile e regolare. Sono le due caratterstiche principali.

2.2.1.8 - Rendimento termodinamico

Il rendimento termodinamico di un motore termico dipende dalla quantità di calore dissipato, cioè perso. Questo valore è uguale a:

η = (θ′ - θ′′) / θ′′

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