P-2 Considere um ciclo de ar-padrão Diesel. Os dados de cada estado do ciclo estão listados na tabela a seguir. O estado 1 corresponde ao início da compressão e o estado 4, ao final da expansão. Considerando calor específico variando com a temperatura, determine (a) a razão de compressão e a razão de corte; (b) o calor adicionado ao ciclo; (c) o trabalho líquido e (d) a eficiência térmica do ciclo.
Estado
(kPa)
1
380
100
271,69
380,77
2
1096,6
5197,6
842,40
1157,18
3
1864,2
5197,6
1548,47
2082,96
4
875,2
230,1
654,02
905,26
| Estado |
|
|
|
|
| 1 | 380 | 100 | 271,69 | 380,77 |
| 2 | 1096,6 | 5197,6 | 842,40 | 1157,18 |
| 3 | 1864,2 | 5197,6 | 1548,47 | 2082,96 |
| 4 | 875,2 | 230,1 | 654,02 | 905,26 |
Passo 1
Temos um ciclo Diesel de ar padrão com quatro estados cujos dados são: temperatura
, pressão
, energia interna
e entalpia
. O ciclo consiste em:
– : compressão isotrópica
– : adição de calor a pressão constante
– : expansão isotrópica
– : rejeição de calor a volume constante
Vamos usar a equação de estado do gás-ideal para calcular volumes específicos e daí obter razão de compressão e razão de corte
, e usar diferenças de entalpia/internas para calores e trabalho.
–
–
–
–
Vamos usar a equação de estado do gás-ideal para calcular volumes específicos e daí obter razão de compressão
Passo 2
Para toda a análise usamos
e
Calculando
e
:
Logo a razão de compressão é
Passo 3
Calculemos
e a razão de corte
:
Passo 4
O calor adicionado ocorre a pressão constante (
), então
A rejeição de calor é a volume constante (
), logo
Passo 5
O trabalho líquido por ciclo é
Passo 6
A eficiência térmica é
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)