Um ciclo de ar-padrão Otto apresenta uma taxa de compressão de 8,5 no início da compressão,
e
300 K . A adição de calor por unidade de massa é de
. Determine:
a) O trabalho líquido, em kJ por kg de ar.
b) A eficiência térmica do ciclo.
c) A pressão média efetiva, em kPa.
d) A temperatura máxima do ciclo, em K .
Resp: a)
b)
c)
d)
a) O trabalho líquido, em kJ por kg de ar.
b) A eficiência térmica do ciclo.
c) A pressão média efetiva, em kPa.
d) A temperatura máxima do ciclo, em K .
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Otto de ar (
cp/cv
) com razão de compressão
pressão e temperatura iniciais
e calor adicionado por unidade de massa
Queremos calcular:
a) trabalho líquido (kJ/kg);
b) eficiência térmica ;
c) pressão média efetiva (kPa);
d) temperatura máxima do ciclo .
a) trabalho líquido
b) eficiência térmica
c) pressão média efetiva
d) temperatura máxima do ciclo
Para isso vamos usar:
– processos –
e
–
são adiabáticos reversíveis (
,
);
– processo –
é CV, de modo que
– processos
– processo
– processo
–
é CV, de modo que
– trabalho líquido por kg de ar é
– eficiência
– pressão média efetiva
com
e
.
Usaremos
,
.
Passo 2
Calcular
no fim da compressão adiabática
–
:
Passo 3
Calcular
após a adição de calor à CV (processo
–
):
Este é o ponto de temperatura máxima do ciclo.
Passo 4
Calcular
no fim da expansão adiabática
–
:
Passo 5
Calcular o calor rejeitado no processo
–
(CV):
Logo, o trabalho líquido por kg de ar é
Passo 6
A eficiência térmica do ciclo é
Passo 7
Calcular a pressão média efetiva. Primeiro os volumes:
Deslocamento específico
Como
Como
Resposta
a)
b) .
c)
d) .
b)
c)
d)