Um ciclo de ar-padrão dual tem uma taxa de compressão igual a 9. No início da compressão,
kPa e
. A adição de calor é de
, sendo que metade é adicionada a volume constante e a outra metade é adicionada a pressão constante. Determine as temperaturas no fim de cada processo de adição de calor, em K. o trabalho líquido do ciclo por unidade de massa de ar, em kJ/kg. a eficiência térmica. a pressão média efetiva, em kPa .
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Seiliger (dual) operando com ar ideal (
,
,
,
), com taxa de compressão
. No estado 1 temos
e
. O calor total adicionado é
, sendo
em volume constante (processo 2–3) e
em pressão constante (processo 3–4). Vamos achar as temperaturas nos estados 2, 3 e 4, depois o trabalho líquido, a eficiência térmica e a pressão média efetiva.
Passo 2
Cálculo da temperatura no fim da compressão adiabática (1–2):
Passo 3
Cálculo da temperatura no fim da adição de calor a volume constante (2–3):
Passo 4
Cálculo da temperatura no fim da adição de calor a pressão constante (3–4):
Passo 5
Determinação da temperatura no fim da expansão adiabática (4–5) para depois achar o calor rejeitado (5–1). Primeiro, razão de volumes entre 4 e 1:
Assim,
O calor rejeitado é
Passo 6
Trabalho líquido e eficiência térmica:
Passo 7
Pressão média efetiva (p.m.e.):
Resposta
Temperaturas:
,
,
.
Trabalho líquido: .
Eficiência térmica: .
Pressão média efetiva:
Trabalho líquido:
Eficiência térmica:
Pressão média efetiva: