O maior motor Diesel do mundo tem deslocamento de 25 m 3 e opera a 200 RPM em um ciclo de dois tempos, produzindo 10000 HP . Considerando um estado de admissão do ar com temperatura e pressão iguais a 300 K e 200 kPa , e uma relação de compressão de 20:1, determine a pressão média efetiva e a vazão de ar de admissão deste motor. Ar é expandido de 2.000 kPa e
para 100 kPa e
. Considerando calores específicos constantes, determine a variação da entropia específica do ar.
Passo 1
O enunciado envolve duas partes. Na primeira, temos um motor Diesel de dois tempos com deslocamento por ciclo
, giro de
(um ciclo de potência por volta) e potência útil de
. O ar entra a
e
e queremos a pressão média efetiva
e a vazão mássica de ar
. Na segunda parte, tratamos de uma expansão de ar ideal de
,
até
,
, com calor específico a pressão constante
e
. Vamos usar o ciclo ideal do motor e a equação de entropia para gás perfeito com
constante.
Passo 2
Para a pressão média efetiva definimos
onde
em watts e
é o número de ciclos de potência por segundo. Primeiro convertendo potência:
O motor gira a
, e como é dois tempos cada volta tem um ciclo de potência, logo
. Assim
Passo 3
Para a vazão mássica de ar calculamos a densidade na admissão por Lei dos Gases Ideais:
A cada ciclo aspira-se
, e
, logo
Passo 4
Para a mudança de entropia específica do ar ideal com
e
constantes usamos
Substituindo valores (
,
,
,
):
Resposta
Pressão média efetiva:
Vazão de ar:
Variação de entropia específica:
Vazão de ar:
Variação de entropia específica: