Motor Stirling transparente Módulo motor/generador Medidor de par

R
Motor Stirling transparente
Módulo motor/generador
Medidor de par
04372.00
04372.01
04372.02
Modo de empleo
004372.01
04372.00
1 FINALIDAD Y CARACTERISTICAS
Un motor Stirling (motor de aire caliente) sirve para la conversión de energía térmica en energía mecánica. Dicho
motor, accionado mecánicamente, trabaja como bomba de
calor o como máquina frigorífica y, por este motivo, demuestra de forma impresionante la reversibilidad de los procesos termodinámicos. El principio de funcionamiento del
motor Stirling se explica en el apartado 2.
Los émbolos de trabajo y de desplazamiento van montados
en V formando 90Þ. El émbolo de trabajo (A) es de metal y
va encajado con precisión en el tubo de vidrio. El émbolo
de desplazamiento (V) de vidrio se encarga al mismo
tiempo de la función de regenerador tan importante para el
funcionamiento de un motor Stirling: enfría el gas caliente
I
II
III
IV
Fig. 2: Principio de funcionamiento del motor Stirling
1) Expansión isoterma, aportación de calor, entregade trabajo
2) Entrega de calor isocórica, no se desarrolla trabajo
3) Compresión isoterma, entrega de calor, recepción de trabajo
4) Recepción de calor isocórica, no se desarrolla trabajo
04372.02
que circula, almacena su energía y la transfiere de
nuevo al gas frío de retorno.
Con ayuda del módulo motor/generador se convierte la
energía mecánica generada por el motor Stirling, en
energía eléctrica (luz). A la inversa, el motor Stirling de
esta manera, también puede accionarse mecánicamente.
Con ayuda del medidor de par, puede aplicarse un determinado par al motor Stirling. Si, además, se mide su
velocidad de giro, a partir de estos parámetros puede
calcularse la potencia mecánica entregada.
V1 —> V2
T1 —> T2
V2 —> V1
T2 —> T1
p1 —> p2
p2 —> p3
p3 —> p4
p4 —> p1
y
y
y
y
T1 = const.
V2 = const.
T2 = const.
V1 = const.
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2 DESCRIPCION Y MANEJO
2.1 Motor Stirling 04372.00
Material incluido en el suministro:
1 motor Stirling
1 placa base azul
1 mechero de alcohol
1 llave de hexágono interior
4 tornillos moleteados
(2 en la placa base, 2 en el motor Stirling)
3 DATOS TECNICOS
Motor Stirling
Velocidad de giro en vacío
Potencia máxima aprox.
Módulo motor/generador
Tensión del motor
Lámpara de incandescencia
Diámetro de la correa
Medidor de par
Margen de medidas
Resolución
El motor Stirling se coloca sobre la placa base y se atornilla
por la parte de abajo con dos tornillos moleteados. Otros
dos tornillos moleteados colocados sobre la placa base sirven para la fijación del módulo motor/generador o de la escala del medidor de par.
Por lo general, el volante permanece montado fijo sobre el
eje. Dicho volante puede aflojarse con ayuda de la llave de
hexágono interior. Después de colocar de nuevo el volante,
se ha de sacar ligeramente hacia afuera el eje y debe quedar entre el volante y la caja del motor tan solo un pequeño
entrehierro del grosor de una hoja de papel para que el eje
no presente demasiado huelgo en el funcionamiento.
En el cilindro de desplazamiento existen dos puntos de medida de la temperatura. Los taladros en los casquillos metálicos tienen un diámetro de 0,6 mm para alojamiento de termopares de NiCr-Ni revestidos (referencia 13615.01).
mínimo 800 rpm
1W
máx. 12 V4 V / 40 mA
150 mm
25 x 10-3Nm
1 x 10-3Nm
4 NOTAS ESPECIALES
El émbolo de trabajo no se ha de engrasar ya que encaja
exactamente en el cilindro de vidrio. El aceite provocaría
un mayor rozamiento y reduciría la potencia del motor.
El cilindro de desplazamiento va montado de manera que
exista un entrehierro uniforme entre dicho cilindro y el émbolo de desplazamiento y que esté optimizada la potencia
del motor. Por este motivo no puede variarse el apriete de
los tornillos de fijación.
El vástago del émbolo de desplazamiento se ha de engrasar con una gota de aceite para máquinas fluido si va bajando la potencia entregada por el motor Stirling. ¡Para
ello se emplea una jeringa (referencia 02593.03) con una
cánula (referencia 02597.04) para que no gotee aceite
sobre el émbolo de trabajo!
2.2 Módulo motor/generador 04372.01
Contenido del suministro:
1 motor/generador sobre perfil angular de montaje
1 correa
1 lámpara de incandescencia 4 V / 40 mA
5
LISTA DE DISPOSITIVOS
Motor Stirling transparente
04372.00
Módulo motor/generador
04372.01
Medidor de par
04372.02
Accesorios para funcion. como motor solar
04372.03
Chimenea para motor Stirling
04372.04
Módulo sensor pVn
04371.00
Aparato de medida pVnT
04371.97
Termopar NiCr-Ni, revestido
(2x) 13615.01
Osciloscopio, 20 MHz, 2 canales
11454.93
Cable apantallado, conector BNC
(2x) 07542.11
Resistencia de cursor, 330 Ω
06116.01
Cables de conexión
El módulo motor/generador posee dos poleas de cuerda de
diferente tamaño con las cuales puede demostrarse la influencia de la relación de cambio en la potencia y velocidad
de giro del motor Stirling. Para la unión al volante se emplea
una correa.
Con un interruptor puede seleccionarse entre funcionamiento como motor o como generador.
En el modo generador está encendida la lámpara de incandescencia. En paralelo al portalámparas existen dos
conectores hembra de salida a los cuales puede conectarse una resistencia variable.
En la posición „0“ del interruptor, el generador no tiene acoplada ninguna carga.
Para el funcionamiento como motor se aplica una tensión
continua a los conectores hembra de entrada.
2.3 Medidor de par 04372.02
Contenido del suministro:
1 aguja indicadora
1 escala
La pieza metálica interior de la aguja (un freno de Prony
con pesa de inclinación) se coloca con ayuda de la llave de
hexágono interior delante del volante grande firmemente
sobre el eje del motor Stirling. El rozamiento entre la pieza
metálica y la aguja puede modificarse con el tornillo de regulación de la aguja.
Cuando el motor Stirling está en marcha, la aguja se desplaza con precaución hacia la superficie del eje. El rozamiento debe incrementarse a continuación de forma lenta;
no debe alcanzar un valor tal que el motor quede en reposo. El par ajustado se indica en la escala.
2
04372.00
Fig.3: Potencia mecánica Pm y potencia eléctrica Pe en función de la velocidad de giro (Pe1 = gran polea de cuerda, Pe2 = pequeña polea de cuerda)
6 EXPERIMENTOS
Los aparatos complementarios adaptados al motor Stirling
permiten un gran número de experimentos cualitativos y
cuantitativos.
7 BIBLIOGRAFIA:
Práctica de física en Escuela Superior, parte 5, ensayo 3.19
- Conversión: calor - energía mecánica - luz
- Funcionamiento como bomba de calor o como máquina
frigorífica
- Potencia mecánica en función de la velocidad de giro
(Fig.3)
- Potencia eléctrica en función de la velocidad de giro
(Fig.3)
- Medición de las temperaturas
- Registro del diagrama pV
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04372.00