- No início do processo de compressão de um ciclo de ar - padrão Diesel que opere com uma taxa de compressão de 18 , a temperatura é 300 K e a pressão é
. A relação entre os volumes final e inicial no processo de combustão é igual a 2. Determine (a) a temperatura e a pressão ao final de cada processo do ciclo, (b) a eficiência térmica e (c) a pressão média efetiva, em MPa . (d) Se a massa do ar é
, qual é o volume de deslocamento em litros?
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Diesel com razão de compressão
, razão de corte (relação entre volumes no aquecimento)
, estado inicial
e
. Vamos tratar o ar como gás ideal com
e
. Precisamos achar, em cada estado
, as temperaturas e pressões; depois calcular a eficiência térmica, a pressão média efetiva e, para uma massa de ar de
, o volume de deslocamento.
Passo 2
Processo
: compressão adiabática reversível.
Relações isentrópicas:
Relações isentrópicas:
Substituindo:
Passo 3
Processo
: aquecimento a pressão constante (
) com razão de volumes
. Pelo gás ideal em
:
Passo 4
Processo
: expansão adiabática reversível até o volume voltar a
. Note que
Então
Processo
: rejeição de calor a volume constante traz de volta
e
, conferindo coerência.
Passo 5
Eficiência térmica do ciclo Diesel:
Calculando com
,
,
:
Passo 6
Pressão média efetiva (PME):
- Calcular trabalho líquido específico
:
com
e
.
- Volume deslocado específico
,
- PME:
Passo 7
Volume de deslocamento para
:
Resposta
(a)
Estado 2: ,
Estado 3: ,
Estado 4: ,
Estado 2:
Estado 3:
Estado 4:
(b)
(c)
(d)