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Um motor de ar quente é uma máquina que usa ar quente como fluido de trabalho para produzir trabalho mecânico. Muitos tipos diferentes de motores de ar quente à venda funcionam no mesmo princípio básico. Alguns desses tipos são descritos abaixo:
Motor Stirling:
O motor Stirling é o tipo mais popular de motor de ar quente. O primeiro motor de ar quente conhecido, inventado por Robert Stirling em 1816, era baseado na expansão e contração do ar devido a alterações de temperatura. Um motor Stirling típico consiste em um deslocador, regenerador, pistão de potência, virabrequim e seção de saída de trabalho. As seções fria e quente do motor permitem que o fluido de trabalho esfrie e aqueça, o que causa o movimento. Os motores Stirling podem ser usados para geração de eletricidade, acionamento de rodas de veículos e refrigeração, entre outras aplicações.
Motor Stirling aquecido por chama:
Esta variante do motor Stirling utiliza combustão externa da chama de um combustível inflamável para gerar a expansão do ar. A chama aquece o cilindro do motor. Devido a isso, o motor pode usar quase qualquer fonte de combustível. Alguns exemplos comuns são gás natural, carvão vegetal, álcool em combustão e propano. O motor Stirling aquecido por chama é usado principalmente na conversão de energia solar e em aplicações combinadas de calor e energia.
Motor de ar quente Gama:
O motor de ar quente gama possui um projeto de pistão alfa. Ele usa dois cilindros. Ao contrário do cilindro de virabrequim único do motor alfa, o cilindro do motor gama é em forma de T. Um cilindro contém o gás de trabalho, enquanto o outro contém o pistão de potência. O motor gama funciona de forma ideal em altas temperaturas e tem maior potência de saída do que o motor alfa. Algumas aplicações do motor de ar quente gama incluem a condução de pequenos barcos, cortadores de grama e aeronaves modelo, para citar apenas algumas.
Motor de ar quente Beta:
O motor de ar quente beta é semelhante ao motor gama, pois possui um único cilindro que abriga o pistão de potência e o gás de trabalho. Ele possui um design compacto e é mais fácil de fabricar do que os projetos de cilindro gama e alfa. O motor de ar quente beta possui um deslocador que move o fluido de trabalho da região quente para a fria. O deslocador pode ser movido por meios magnéticos, mecânicos ou pneumáticos. O motor beta é usado em sistemas de aquecimento solar e motores de calor combinados, assim como o motor de ar quente gama.
Motor de ar quente de pistão livre:
O motor de ar quente de pistão livre funciona de forma semelhante ao motor Stirling, mas possui um mecanismo de potência de saída diferente. Em vez de um sistema de virabrequim, o motor de pistão livre utiliza um pistão deslizante para converter diretamente a expansão do gás em movimento linear. O pistão deslizante move-se para frente e para trás em linha reta. Este movimento linear pode ser utilizado para acionar um gerador ou uma bomba.
Esses motores de ar são fabricados usando materiais de liga metálica, como latão, aço inoxidável, aço carbono, cobre e alumínio. Esses materiais foram selecionados por sua resistência ao calor, resistência à corrosão e longevidade.
Os motores de ar estão disponíveis em diversos modelos e tamanhos. A faixa de tamanho típica para micromotores de ar quente é de aproximadamente 35-100 mm. Seu tamanho compacto permite a instalação fácil desses motores em veículos modelo, barcos e geradores. As versões de maior escala possuem dimensões na faixa de 120-300 mm ou até mais. Os motores de grande escala são utilizados em configurações experimentais ou para a produção de eletricidade.
A potência de saída de um motor de ar quente indica quanta energia o motor pode realizar. Para motores de ar quente pequenos, essa potência geralmente é muito pequena, cerca de alguns miliwatts (mW) a um watt (1 W). No entanto, motores maiores podem ter uma potência de saída que chega a vários watts ou dezenas de watts.
Os motores de ar quente também possuem uma faixa de temperatura de operação específica. Normalmente, esses motores exigem uma diferença de temperatura entre o lado quente e o lado frio para funcionar de forma eficaz. A temperatura do lado quente dos micromotores de ar quente pode variar de 100 °C a 700 °C ou até mais para alguns motores maiores. O lado frio pode estar na temperatura ambiente ou um pouco mais baixo, ou seja, cerca de 0 °C a 30 °C.
No geral, um motor de ar quente exige uma certa atmosfera ambiente para funcionar de forma eficaz. O lado frio de um motor de ar quente deve conseguir dissipar o calor para que o gradiente de temperatura necessário para o funcionamento do motor possa ser criado. Existem motores projetados para operar em condições ou faixas de temperatura ambiente específicas. Por exemplo, alguns motores são projetados para funcionar em um ambiente de vácuo ou quase vácuo.
É crucial manter o desempenho e a durabilidade dos motores de ar quente à venda. Manter esses motores é muito importante.
Apesar de seus projetos e mecanismos simples, existem inúmeras aplicações potenciais e reais de motores de ar quente. Alguns deles são os seguintes:
Geração de energia
Uma das principais aplicações dos motores de ar quente é na geração de energia. Normalmente, eles são colocados em usinas de energia solar concentrada. A energia gerada pelos motores pode ser usada diretamente ou para gerar eletricidade que será alimentada na rede para uso do público em geral.
Indústria automobilística
Esta indústria está sempre em busca de alternativas aos motores de combustão de combustível. Os motores de ar quente podem ser uma dessas alternativas e podem preferencialmente usar fontes de energia renováveis. Eles podem ser integrados aos sistemas automotivos existentes ou usados para criar novos veículos com projetos inovadores.
Pesquisa e educação
Devido ao mecanismo de funcionamento e projeto simples, os motores de ar quente são adequados para uso como ferramentas de ensino para demonstrar aplicações práticas dos princípios termodinâmicos. Eles também podem ser usados para fins de pesquisa para explorar ainda mais suas capacidades ou testar novos projetos e melhorias.
Eletrificação rural
Os motores de ar quente podem ser usados para fornecer eletricidade a áreas rurais que não estão conectadas à rede. Os motores de ar quente em pequena escala podem ser usados para alimentar sistemas de iluminação ou carregar baterias para pequenos dispositivos eletrônicos.
Bombeamento de água
Os motores de ar quente podem ser utilizados em conjunto com bombas para retirar água de poços ou outras fontes. Eles são candidatos particularmente bons para o bombeamento de água em locais remotos onde não há conexões de rede e nenhuma outra fonte de energia.
Agricultura
Esses motores de ar podem ser usados para alimentar pequenas máquinas agrícolas, como sistemas de irrigação e pulverizadores. Eles também podem ser usados para operações agrícolas rurais onde a eletricidade da rede é insuficiente.
Projetos de demonstração
Os motores de ar quente podem ser utilizados em projetos de demonstração para mostrar o potencial de fontes de energia renováveis. Eles podem ser usados em campanhas de educação pública para conscientizar sobre a necessidade de energia limpa e as diferentes formas que ela pode assumir. Os projetos podem atrair financiamento para pesquisas e desenvolvimentos adicionais nesses tipos de motores e sua adequação à comercialização em grande escala.
A seleção de venda de motores de ar quente pode ser baseada em uma série de parâmetros, como o uso, o tipo aceito, o local de aplicação e a política de marketing do negócio.
Inicialmente, é necessário determinar a aplicação dos motores de ar quente para que sua potência de trabalho não entre em conflito com suas necessidades. Por exemplo, se um cliente os usa na área industrial para encontrar um meio de gerar eletricidade, ele selecionará a qualidade premium e a capacidade mais significativa. Depois disso, o tipo e o princípio de como os outros motores de ar quente serão aquecidos devem ser selecionados. Por exemplo, alguns tipos usam o sol como fonte de energia. Em contraste, outros funcionam através da combustão de combustível ou do aquecimento obrigatório de vapor através da queima de fogo.
Além disso, o local de aplicação dos motores de ar quente pode ser importante. Se o motor de ar quente for usado em casa, ele não terá uma capacidade significativa como os usados na área industrial.
Finalmente, a política de marketing do negócio deve ser levada em consideração. Se o varejista ou comprador quiser vender a um preço baixo, é mais provável que ele compre uma quantidade maior de estoque a um preço mais baixo e os venda individualmente.
Além disso, a quantidade total de energia deve ser analisada, o que é produzido pelos motores de ar quente. A escolha também pode incluir o tipo de energia criada pelos motores. Por exemplo, alguns motores alcançam energia térmica, enquanto outros geram energia mecânica ou eletricidade.
A capacidade das máquinas e sua capacidade de trabalhar em uma temperatura específica também deve ser importante, pois nem todos os motores de ar quente funcionam nas mesmas temperaturas.
Os clientes que solicitam motores de ar quente também podem querer analisar sua eficiência e confiabilidade. Se a eficiência do motor não for tão boa, ele não será útil para o cliente e ele não terá lucro após vender o produto.
P: Uma fonte de calor tem que ser aplicada em todo o motor de ar quente?
R: Não, não é necessário aplicar calor em torno do motor. É mais importante ter uma diferença de temperatura entre as partes quente e fria. Normalmente, a parte quente está localizada onde o calor é aplicado, enquanto a parte fria é exposta ao ar ambiente ou ao ambiente.
P: Quais são os fatores a serem considerados ao comprar um motor de ar quente?
R: Especificações de desempenho. A potência de saída do motor, eficiência, faixa de temperatura de operação e dimensões devem corresponder aos requisitos da aplicação pretendida. Qualidade de construção e materiais. Deve-se dar ênfase à construção, durabilidade e resistência a altas temperaturas dos materiais usados na fabricação do motor de ar quente. Disponibilidade de suporte técnico e peças de reposição: deve ser fácil obter peças de reposição e reparos. Projeto do motor. O tipo de projeto de motor de ar quente determinará sua adequação para uma determinada aplicação. Por exemplo, os motores Stirling podem ser mais adequados para aplicações que exigem alta eficiência, enquanto os motores beta podem ser adequados para aplicações de menor escala.
P: Quanto tempo um motor de ar quente dura?
R: Um motor de ar quente bem feito com manutenção adequada pode durar muitos anos, até décadas. No entanto, sua vida útil depende dos fatores discutidos anteriormente.
P: Um motor de ar quente pode ser modificado para melhorar seu desempenho?
R: Alguns motores de ar quente podem ser modificados para melhorar seu desempenho, enquanto outros não. É importante consultar um especialista antes de tentar quaisquer modificações.
