Menu

Refineria
Port Arthur Texas

Cicle mixt de Sabathé

Cicle mixt de Sabathé

El cicle Sabathé, també anomenat combustió dual o pressió limitada o mixta o Trinkler o Seiliger, és un cicle termodinàmic de referència per a motors de combustió interna en què la combustió té lloc en part a pressió constant i en part a volum constant.

Les condicions reals de funcionament dels motors dièsel difereixen notablement de les que es troben representades en els cicles ideals Otto i Diesel. Per als motors dièsel, el procés de combustió s'aproxima a una transformació a pressió constant només en el cas de motors excepcionalment grans i lents.

En els motors dièsel i en condicions normals, el diagrama real mostra que la combustió es duu a terme segons un procés que s'aproxima a la combustió d'una transformació a volum constant i una altra a pressió constant.

Es pot afirmar que, a la pràctica, els cicles Otto i Diesel s'aproximen molt en la forma, fins al punt de poder-los considerar com un cas particular de l'cicle mixt, en el qual, part de la combustió es verifica a volum constant, i banda, a pressió constant. Aquest cicle teòric es coneix amb el nom de cicle mixt de Sabathé.

Descripció de l'cicle mixt de Sabathé

En aquest cicle, després de la fase de compressió adiabàtica 1-2, sobrevé una fase de combustió a volum constant 2-3. Durant aquesta fase de combustió s'introdueix la quantitat de calor Q1 'i després, com en el cicle Diesel, una fase de 3-4 de combustió a pressió constant, en el decurs s'introdueix la quantitat de calor Q1' '.

Segueixen després dues fases successives, a saber: una, de expansió adiabàtica 4-5, i una altra, de sostracció, a volum constant 5-1, de la quantitat de calor Q2.

Per tant, la quantitat total de calor introduïda val:

Q 1 = Q 1 '+ Q 1 ' '

Recordant el que s'ha exposat, a propòsit dels cicles Otto i Diesel, podem escriure:

Q 1 '= C v  (T 3 -T 2 )

Q 1 '' = C p  (T 4 -T 3 )

Q 2 = C v  (T 5 -T 1 )

D'aquesta manera, el rendiment tèrmic ideal de l'cicle Sabathé teòric val:

h i = (calor subministrat - calor sostret) / calor subministrada

Cicle mist de Sabathé

Per a la transformació 2-3 de combustió a volum constant tenim:

Cicle mist de Sabathé

I per a la transformació 3-4 de combustió a pressió comptant:

Cicle mist de Sabathé

Cicle mist de Sabathé

Per a les transformacions adiabàtiques 1-2 de compressió i 4-5 d'expansió emprarem, respectivament, les fórmules 

de les quals obtenim:

Cicle mist de Sabathé

 

Cicle mist de Sabathé 

 

i sent V 3 = V 2   ; V 5 = V 1

Cicle mist de Sabathé

es pot escriure:

Cicle mist de Sabathé

Substituint aquestes expressions en les de l'rendiment tèrmic ideal, resulta:

Cicle mist de Sabathé

Inici amb la relació entre la pressió P3 a al final i la pressió P2 a el principi de la fase de combustió a volum constant -a la qual anomenarem "relació de combustió a volum constant" -, i recordant que:

Cicle mist de Sabathé 

s'obté l'expressió final de  rendiment tèrmic ideal de l'cicle teòric Sabathé :

Cicle mist de Sabathé

A igualtat de relació de compressió r, el rendiment de l'cicle mixt resulta intermedi entre el de l'cicle Otto i el de l'cicle Diesel. Si s'augmenta la calor subministrat a volum constant, és a dir, entre els punts 2 i 3, i es redueix el subministrat a pressió constant entre els punts 3 i 4, el rendiment tèrmic s'aproxima a el de l'cicle Otto. Si, per contra, es redueix la calor subministrat a volum constant i s'augmenta el corresponent a pressió constant, el rendiment de l'cicle mixt s'aproxima a el de el cicle Diesel.

Autor:

Data de publicació: 31 de març de 2011
Última revisió: 18 de febrer de 2020