Motor DFCVCD

[andre romao]

Veja esse site
http://calwatts.blogspot.com.br/
Promete mais eficiência na queima e na conversão em movimento.

[andre romao]

É um motor a pistão que mistura motor com ar comprimido com vapor e combustão por reação. Tudo junto e dentro do mesmo circuito interno.

[andre romao]

Porque um motor a reação?
Combustão por explosão: Dimensionado para queima, o que proporciona rendimento inferior a 50% na melhor hipótese. Pode usar muitos combustíveis desde o hidrogênio ate o diesel, mas a rotação do motor fica comprometida pelo tempo necessário para queima durante a explosão.
Exemplo: em um motor com rotação de 100rpm o tempo disponível é 0,25 segundos para cada explosão e expansão. A 10.000rpm é 0,0025 segundos e rendimento da combustão inferior a 20%.
Combustão por reação: Dimensionado para queima total em alta turbulência, o que proporciona rendimento superior a 90 %. Pode usar muitos combustíveis desde o hidrogênio ate o diesel, alterando apenas o injetor de combustível. O tempo disponível para reação é alto e diminui a emissão de material particulado, o rendimento continua alto mesmo em altas rotações que chega a 15.000rpm. Devido à temperatura menor também diminui a emissão de NOx.
Somando tudo esse tipo de motor aponta para uma revolução na eficiência energética.

[andre romao]

correção abaixo.

[andre romao]

Imagine que o motor suga 1 grama de ar nas cntp de 23°C e 1atm, equivale a 0,775 litros, comprime a 10atm e atinge 300°C(573°k), é misturado com 0,013g de combustível e queima com eficiência de 95% gerando 142cal. Se considerar apenas a temperatura do gás será de 142cal /(calor especifico do ar vale 0,237cal/g/°C) = 600°c por grama de ar como já esta comprimido será +300°C e total próximo de 900°C(1173°k) e aumenta o volume em 2,05 vezes, suficiente para manter o motor trabalhando com pressão media de 4,5atm na faze de expansão.
Ou seja, o motor precisa de um bom revestimento interno, isolante e refratário para resistir essa temperatura de trabalho de 900°C com uma pressão de trabalho de 10 atm. A pouca pressão é compensada com alta potencia e rotação do motor e cilindros com volume maior e mais leve já que as espessuras de metal serão pequenas. A exaustão com 334°C(607°K) pode ser aproveitado para aquecer uma serpentina de agua que vai injetar o vapor direto no circuito, logo apos a faze de combustão, na baixa rotação vai ter mais torque e aumenta o rendimento do motor.
Considerando que o são 3 cilindros e 2 apenas para expansão com dupla função, cada cilindro tem 775 cilindradas = 75mm(0,0775m) diâmetro e 100mm(0,1m) de curso, sob pressão media de 4,5 atm e 6000rpm.
O calculo de potencia:
¶.d².pm.s/4 <=>3,14*(0,0775*0,0775)*(4,5*101300)*0,1/4<=>215 Watt
Trabalho por minuto<=>215*6000*2/(60)<=>43000W<=>43KW
Esse calculo é porque cada cilindro é dupla função e tem apenas a expansão, considerei apenas 1 cilindro de expansão para calcular a potencia, o 2° cilindro usa todo o trabalho para movimentar o compressor.
Representa 43kW ou 58 cavalos a 6000rpm
A 10.000rpm serão 71,64kW ou 97 cavalos, para um motor com 2,32 cilindradas.

Esse motor tem muitas aplicações, ele pode ser hibrido combustível/elétrico, pode ser apenas por ar comprimido, pode ser usado para recuperar energia da frenagem, e pode ser para aumentar a autonomia quando acaba a carga na bateria ou esvazia o tanque de ar comprimido, o problema dele é que a temperatura de trabalho é muito alta já que deve ser adiabático. Foram desprezadas as perdas pela irradiação e atrito, não foi possível incluir, e deve variar bastante conforme a qualidade do isolante térmico interno, mas deve ser de 5%.

Alguem consegue melhorar a planilha de cálculos?
http://novaenergia.net/forum/viewtopic. ... 39#p223046[/color]

[jmal]

E consegue manter o motor a trabalhar a essa temperatura ?

A grande vantagem que vejo é a de usar o calor gerado para criar vapor, nos motores tradicionais é desperdiçado, daí a baixa eficiência.

Para quando um prototipo funcional ?

[andre romao]

Se tiver um bom isolamento térmico interno, acho que pode trabalhar ate com maior temperatura.

Imagine que parece uma garrafa térmica, no interior flui gás superaquecido tem uma parede interna que com o calor e reduz a perda de calor e também protege o metal externo e evita derretimento. O motor não tem alta temperatura externa.

Não tenho como construir um protótipo e medir a potencia e eficiência com a qualidade exigida, por isso estou divulgando, quem sabe mais alguém acredita e resolve construir em conjunto, estou disposto a investir uma parte, se encontrar alguém com os equipamentos e disposto a discutir soluções.

Vai precisar de mecânica e eletrônica bem ajustada.

[andre romao]

Novo motor mais econômico e eficiente, essa invenção permite dobrar a eficiência na queima e na conversão em movimento.

Esse motor a pistão permite combinar na mesma estrutura, um motor a ar comprimido, regeneração de frenagem, regeneração e cogeração de vapor. A injeção de combustível é continua (não acontece explosão e sim uma reação de combustão) permite queima mais lenta e completa do combustível com alta fluidez e temperatura. A temperatura do gás na saída é baixa devido à regeneração da energia pela evaporação de água no circuito, elimina a perda de calor pelo radiador, por tudo isso é mais eficiente.

Combustão por explosão: Proporciona rendimento inferior a 50% na combustão. Pode usar muitos combustíveis desde o hidrogênio ate o diesel, mas a rotação do motor compromete o tempo necessário para a queima durante a explosão. Exemplo: em um motor com rotação de 60rpm o tempo disponível é 0,5 segundos para cada explosão e expansão. A 6.000rpm é 0,005 segundos e perdas na exaustão, rendimento final inferior a 20%.

Combustão por reação DFCVCD: Proporciona rendimento superior a 90% na combustão. Pode usar muitos combustíveis desde o hidrogênio ate o diesel. O tempo disponível para reação é alto e diminui a emissão de poluentes e material particulado permite dispensar o catalizador, o rendimento continua alto mesmo em altas rotações que chega a 15.000rpm também diminui a emissão de NOx.

No gráfico a pressão não interfere na evaporação já que a temperatura de trabalho do motor após passar pelo vaporizador pode ser próxima de 900ºC, suficiente para impedir condensação, o motor é movido pela mistura de vapor e gases de combustão.

Calculando o ciclo termodinâmico Brayton, trabalhando a 900°C: Imagine que o motor suga 1 grama de ar nas cntp de 23°C e 1atm, equivale a 0,775 litros, comprime a 10atm e atinge 300°C(573°k), é misturado com 0,013g de combustível e queima com eficiência de 95% gerando 142cal. A temperatura do gás será 142cal/(calor especifico do ar vale 0,237cal/g/°C) = 600°c por grama de ar, como já esta comprimido será +300°C e total próximo de 900°C(1173°k) e aumenta o volume em 1,99 vezes, suficiente para manter o motor trabalhando com pressão media de 4,5atm na faze de expansão.
O motor precisa de um bom revestimento interno, isolante e refratário para conter a temperatura de trabalho de 900°C. A pouca pressão media é compensada com alta potencia e rotação do motor, os cilindros tem volume maior e mais leve, já que a espessura necessária de metal é pequena. Na FIG.Ciclo termodinâmico, a exaustão 15 com 334°C(607°K) será aproveitado para aquecer água no recuperador 10 eliminando a etapa do recuperador 8, formando o vapor 12 (12g de exaustão gera 1g de vapor a 254°C) e injeta o vapor direto no circuito para completar o aquecimento 6 com um gás mais aquecido, ate a temperatura de equilíbrio e trabalho de 1173°k, isso vai aumentar o rendimento do motor, ou pode ser usado apenas para acumular energia liberada por válvula apenas por curto tempo em ultrapassagens ou mais torque na arrancada.
Calculando a potencia para motor a pistão: Considerando que o são 3 cilindros e 2 apenas para expansão com dupla função, cada cilindro tem 775 cilindradas = 77,5mm(0,0775m) diâmetro e 100mm(0,1m) de curso, sob pressão media de 4,5 atm e 6000rpm.

O calculo de potencia:

¶.d².pm.s/4 <=>3,14*(0,0775*0,0775)*(4,5*101300)*0,1/4<=>215 Watt

Trabalho por minuto<=>215*6000*2/(60)<=>43000W<=>43KW

Esse calculo é porque cada cilindro é dupla função e tem apenas a expansão, considerei apenas 1 cilindro de expansão para calcular a potencia, o 2° cilindro usa todo o trabalho para movimentar o compressor.

Representa 43kW ou 58 cavalos a 6000rpm

A 10.000rpm serão 71,64kW ou 97 cavalos, para um motor com 2320 cilindradas.

O trabalho útil é de 15754KW por quilo de gasolina o combustível tem 46035 KJ de energia.
A eficiência do motor é 35%.

[andre romao]

Segue os últimos cálculos nessa planilha, com mais compressão melhora bastante o desempenho e o rendimento energético.

[A extensão xlsx foi desativada e não pode ser exibida.]

http://novaenergia.net/forum/viewtopic. ... 39#p223046
É só fazer o download.

Aumentando a pressão e temperatura melhora bastante a eficiência, o desafio passa a ser a utilização de materiais cerâmicos para altas temperaturas.
Temperatura C° / Pressão atm / Eficiência %
1300 / 30 / 83
1100 / 20 / 64
900 / 10 / 34

[andre romao]

Para construir esse motor o material mais indicado é cerâmico.
http://abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP2 ... 1_1975.pdf

Esses motores cerâmicos estão em fase de desenvolvimento, porém alguns componentes como blocos do motor, válvulas e pistões já foram projetados e testados. Esses materiais também estão sendo testados em turbinas, com rotores e câmaras de combustão de cerâmica.

A cerâmica é o material cuja aplicação mais vai crescer nos próximos anos dentro da indústria automobilística. E os motores serão os maiores beneficiados. As peças internas feitas desse material vão precisar de menos lubrificação, durar mais e ser mais leves que as similares de ferro e alumínio. Por serem mais resistentes às altas temperaturas que as feitas de metal, são mais estáveis e não se deformam nem dilatam quando em condições críticas de uso. Além disso, o calor dissipa melhor nas peças cerâmicas que nas metálicas, o que é importante em componentes que sofrem atritos severos – como é o caso dos discos de freio.
Na lista de peças de cerâmica que já estão sendo testadas, além destes últimos estão ainda os anéis, válvulas, pistões, camisas (o revestimento interno dos cilindros, quando este pode ser removido), polias e até mesmo componentes grandes, como cabeçotes e blocos de motores.
Componentes cerâmicos apresentam uma combinação atrativa de propriedades vantajosas como baixa densidade, boa temperatura e resistência à corrosão. Portanto, ele tem um alto potencial para aplicação em motores a combustão. Válvulas feita de nitreto de silício são os principais interesses. Uma simples substituição de válvulas metálica é planejada como primeiro passo. As válvulas cerâmicas prometem economia de combustível e redução de emissão de poluentes. Para um maior uso de tais válvulas, sua produção em massa e seu controle de qualidade tem que ser bastante eficientes a fim de assegurar a confiabilidade do produto, o que, em se tratando de material cerâmico, envolve um custo elevado.
Há também um grande esforço sendo feito, na fabricação de compósitos metal-cerâmicos (metal-matrix composites, MMC), usando precursores cerâmicos. Aqui, o principal problema é a dificuldade de dar forma a cerâmicas (cristalinas) em temperaturas suficientemente baixas para não ocorrer dano ao metal. Outro problema (no caso dos precursores do carbeto de silício) é a formação de carbetos metálicos, durante a formação do compósito.

Zircônia / parcialmente e / totalmente estabilizada:
Dureza Vickers HV10 (GPa) / 1,4 / 1,5
Resistência à Flexão (MPa) / 1200 / 350
Resistência à Compressão (GPa) / 2 / 2
Temperatura de Utilização (ºC) / 1400 / size=150]2600[/size]

Fabricante de peças
http://www.jomon.com.br/index.php?optio ... 0&Itemid=3

Preço para importar da china R$220,00 ou U$100 a tonelada.