Um ciclo Diesel padrão a ar tem uma razão de compressão igual a 18,2. O ar está a 540R e 14,7 psia no início do processo de compressão, e a 3000R no final do processo de adição de calor. Considerando calores específicos constantes, determine (a) a razão de corte; (b) a rejeição de calor por unidade de massa; © a eficiência térmica. Assumir
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Btu/lbm.R;
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de ciclo Diesel juntos! O enunciado fala sobre um ciclo Diesel padrão com uma razão de compressão de 18,2. A gente vai precisar usar conceitos de termodinâmica, como as propriedades dos gases, relações de temperatura e pressão, e eficiência térmica. Também vamos usar as fórmulas de calor específico constante. Vamos calcular três coisas: a razão de corte, a rejeição de calor por unidade de massa e a eficiência térmica.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a razão de corte (
). No ciclo Diesel, a razão de corte é a relação entre os volumes no final e no início do processo de adição de calor. Para encontrar
, podemos usar a relação das temperaturas no processo de expansão e compressão.
Sabemos que:
Calculando
:
Passo 3
Agora, para encontrar
, usamos a relação entre as temperaturas no processo de adição de calor:
Passo 4
Com a razão de corte em mãos, vamos calcular a rejeição de calor por unidade de massa (
). No ciclo Diesel, a rejeição de calor ocorre no processo de resfriamento após a expansão. Usamos a fórmula:
Para encontrar
, sabemos que após a expansão:
Então:
Agora, calculamos
:
Passo 5
Por fim, vamos encontrar a eficiência térmica (
) do ciclo Diesel. A eficiência térmica é dada por:
Onde
é o calor adicionado. Calculamos
usando:
Agora, a eficiência:
Resposta
(a) A razão de corte é aproximadamente 1,687.
(b) A rejeição de calor por unidade de massa é aproximadamente 279,19 Btu/lbm.
© A eficiência térmica do ciclo é aproximadamente 4,8%.