5- Considere um ciclo padrão a ar Diesel ideal, no qual o estado antes do processo de compressão é 100 kPa e 300 K e a relação de compressão é 18 . Se a máxima temperatura do ciclo for de 2630 K determine o rendimento térmico do ciclo.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Diesel ideal trabalhando com ar modelado como gás perfeito de razão de calores
. O estado inicial (antes da compressão) é
e a razão de compressão é
A temperatura máxima do ciclo (após a injeção de calor a pressão constante) é
Queremos o rendimento térmico
Passo 2
Calcular a temperatura ao fim da compressão adiabática (estado 2) usando
Substituindo valores:
Passo 3
Na etapa 2–3 o calor é adicionado a pressão constante, de modo que o volume aumenta de
a
. Definimos a razão de corte
como
Logo
Passo 4
Na expansão adiabática 3–4 vale
Como
e
,
, então
Assim
Passo 5
Escrevemos os calores trocados no ciclo:
Como
, tem-se
Logo o rendimento é
Resposta
O rendimento térmico do ciclo Diesel ideal é aproximadamente
.