Motor Térmico Ecológico

Ciclo regenerativo en Turbinas de Gas

En la imagen se muestra un Ciclo Combinado de turbina de gas donde el ciclo de vapor se sustituye por un ciclo cerrado compuesto por compresores y turbinas, que tienen la misión de elevar la carga térmica expulsada por la turbina principal o motora. La carga térmica ( gases de escape turbina) la recibe el ciclo a través de intercambiador de calor a contracorriente . El gas de trabajo sería aire o Nitrógeno. Para reducir tamaño máquina este flujo trabajaría a una presión relativamente alta ( 20-40 bar). Se detallan dos fases (turbina-compresor) que sería posible aumentar el número de fases para reducir trabajo, o reducir a una sola fase sacrificando rendimiento total de ambos ciclos pero reduciendo máquina.

El tema principal es cargar térmicamente el ciclo principal entre las temperaturas de descarga compresor (600 ºK) y temperatura de entrada en turbina antes de entrar en zona de quemadores. La idea principal es tratar de introducir en el ciclo principal el 88% de la energía expulsada mas la energía que aporta los trabajo de compresión, de tal modo que la energía del combustible sea la mínima necesaria en relación a la potencia de salida en la turbina motora o principal. De este modo,  sino estoy equivocado, es posible llegar a un rendimiento muy elevado en la relación: Trabajo- Fuel.

 Kilovatios nucleares

Aquí se muestra un dibujo, con el que pretendo llegar a una conclusión: Si para obtener kilovatios de energía eléctrica se recurre a la Fusión Nuclear, operando a elevadísimas temperaturas, investigando como poder capturar esa energía y hacerla compatible con una caldera de vapor y su correspondiente turbina.

¿ No seria más práctico investigar como generar un salto térmico lo más amplio posible dentro de un ambiente, donde llega la energía térmica nuclear procedente de nuestro querido reactor de fusión : EL SOL. ?  

 Innovación motora

 

La figura representa a un motor térmico que sería posible montar sobre un automóvil y que pueda desarrollar su potencia utilizando energía térmica del ambiente, incluso a temperaturas bajo cero.

Es posible disminuir tamaño y en lugar de 4 cilindros, como en este caso, ( diámetro cilindros 300 mm)

se montarían 6 cilindros (diámetro 200 mm) con una cilindrada total de 56 dm3. Aumentar la presión máxima (100 bar) hasta los 200 bar tratando de conseguir una potencia útil de unos 30 a 40 kW.

Lo importante del sistema es generar el Pozo Frío, donde descarga la maquina térmica , sea un Ciclo Brayton, (cerrando por compresión isotérmica en los 120 ºK), o un ciclo Rankine con condensación ( Nitrógeno o Argón ). También sería posible trabajar en los 200 ºK ( máquina menos complicada) y emplear CO2 como fluido térmico cargador de energía . 

Es posible transformar un motor de combustión Diesel o gasolina, modificando culata, en un motor térmico muy ecológico. Se mantiene toda la tecnología actual del motor ( es una pena enviar al desguace toda esa maravillosa tecnología). Aspiraría, en circuito cerrado, CO2 como gas, se mantiene el grado de compresión, el gas recalentado recibe la inyección de CO2 líquido , La temperatura descenderá   instantáneamente , y en la cámara de excombustión se produce un aumento notable presión. Aquí es donde es necesario realizar los cálculos apropiados para no excederse en la presión máxima. En lo demás se trataría de cambiar el tipo de aceite en el engrase del pistón y cuidar que no entre en el circuito del gas CO2. Creo que hará falta cambiar o modificar algunas cosas mas , pero merece la pena salvar a la actual tecnología del automóvil.

Me gustaría debatir todo esto con ingenieros mecánicos que estén interesados en el tema. Gracias

       Compresión flujo bifásico en evaporadores

     La figura solo muestra un tubo vertical  donde un fluido en estado bifásico es comprimido con el objetivo de realizar un rápido barrido, arrastrando las formaciones de vapor o gas y evitando fenómenos de tapón favoreciendo de este modo que el flujo en fase líquida permanezca en contacto con las paredes del tubo intercambiador de calor, con la masa suficiente para evitar recalentamiento del tubo y golpes de ariete.

En una instalación de varios tubos solo sería necesario un cabezal separador en cada tubo y su correspondiente tobera inferior de impulsos y un solo calderín de vapor 

Burbuja fría

Burbuja fría

Aquí de nuevo mostrando parte de la arquitectura Termodinámica desde la ciencia de un placebo intelectual. Mi idea solo la rodea el aire y el agua. Me siento muy pequeñito, tanto es así, que ni me veo a mi mismo.

Creo que volar con la imaginación es maravilloso. Puede uno viajar allá donde quiera, solo hace falta imaginación. 

Aquí dejo el dibujo, solo aporto dibujos, de lo que puede ser una solución freten a la carencia de energía que pueda servirnos para satisfacer nuestras necesidades, solo eso; que ya es mucho. 

Observan ustedes el dibujo???. Verán que las presiones de trabajo corresponden a la atmosférica. Pues bien, ahora cogeremos a la burbuja y la sumergimos a 300 metros de profundidad en un fluido de densidad 1dm3 /Kg.. La presión seria equivalente a los 30 bar. La presión máxima en burbuja es de 60 bar. El gas contenido en en cilindro se expande (60/30 bar) el trabajo obtenido lo enviamos a la Bomba hidráulica que genera la depresión adecuada para realizar la expansión dentro del cilindro motor.

Perdonar pero me estoy liando. Ya no sé como explicar que la transformación de energía de baja entalpía en trabajo  es factible . Aquí os queda mi trabajo, sil lo veis factible seguir con el. Gracias

He meditado como un un monje, y voy a poner algunas cifras, algo de cálculo, es tanta la desconexión, que apenas tengo ganas de hacerlo. Pero me debo al respeto de las personas que entran en mi blog.

La burbuja tiene un presión interna de 60 bar. El gas que se encuentra dentro de ella es Hidrógeno o Helio. No puede ser otro par estar como gas a presión de 60 bar y 100 K. 

Número de moles .(Z= 1,02) = 6600 moles (Hidrógeno)

Trabajo expansión: 6600 x 100 x 8,31 x 0,69 =3784 kJ

Trabajo bomba ( Bomba hidráulica en la depresión) : 2940 kJ

Posibilidad de obtener trabajo mediante un Ciclo de Carnot desde temperatura exterior (280 K) = ( 3744 x 2,8 = 10483 -- 3744 ) =6379 kJ

Trabajo neto: 6379 - 2940 =3433 

Número posible de ciclos: 360

Potencia obtenida :( 3433 x 360) /3600 = 343 kW

Un regalo del cielo 

Generador de Pozo Frio

Pozo frio y Sadi Carnot

Aquí tenemos lo que se puede llamar la máquina perfecta. Genera Pozo Frio para poder utilizar energía térmica de baja entalpía ( 290-260 ºK) , ofreciendo la posibilidad de acoplar Ciclo de Carnot, o turbina de gas ( Nitrógeno condensando en los 100 ºK). En ambos casos se puede obtener trabajo de eje, enfriamiento del aire atmosférico (Aire Acondicionado) y A.C.S y calefacción. 

He dibujado en los cabezales de los cilindros (zona criogénica) dos válvulas de cierre y apertura. Cuando los pistones de TECAFLÓN  expulsan el 50% de su carga (moles) a la presión máxima , la válvula estará abierta plenamente si ofrecer resistencia al flujo ya que las presiones del cilindro y cámara criogénica son iguales. En el caso contrario, cuando el pistón ha realizado la expansión y la presión es mínima, la válvula debe abrir moderadamente al inicio para evitar expansión brusca con aumento de temperatura ( En el pozo frio no ha de generarse energía térmica nunca, en todo caso no ha de superar el 10% del total empleado en la isotérmica (expansión). Aquí inevitablemente habrá trabajo perdido a través del difusor , si la velocidad de difusión no esta bien regulada , tendremos energía térmica, al frenarse el flujo y ceder parte de su energía cinética. Hay que tener en cuenta que el trabajo desarrollado para "empujar" el fluido y expulsarlo es superior al obtenido el la expansión isotérmica, por lo tanto este trabajo (la diferencia entre este y la isotérmica) ha penetrado en el sistema (zona criogénica). Quizás una Tobera pueda acelerar y enfriar el flujo. De todos modos es un problema que tiene solución.

Nota: El sistema que presento trabaja a baja presión, pero es posible alcanzar presiones más elevadas y por lo tanto obtener mas capacidad de trabajo al aumentar el flujo. Si hay voluntarios que quieran participar , les invito a intentar inventar un motor térmico para vehículos. NO BATERÍA, NO GASOLINERAS, NO CARGADORES, NO HIDRÓGENO.

Soñar es gratis.