Uma máquina opera conforme o ciclo Diesel, sob uma taxa de compressão igual a 14. A pressão no início da expansão isentrópica é igual a 53,2 atm e a respectiva temperatura é de
. Neste ciclo, o recebimento de calor pelo fluido de trabalho é da ordem de
. Determine:
Dados:
As variáveis nos pontos do ciclo.
Dados:
As variáveis nos pontos do ciclo.
Passo 1
Beleza, olha só o que o exercício pede: a gente tem um ciclo Diesel com razão de compressão
. No ponto 3 (final da queima, antes da expansão adiabática) a pressão é
e a temperatura é
. O calor recebido por kg do fluido é
.
Conteúdo: ciclos de motores (Diesel), gases ideais e processos politrópicos (adiabático e isobárico).
O que vamos usar:
• Conversão de unidades ( , atm→kPa)
• 1ª lei do gás ideal
• Relações do processo adiabático ( const.,
)
• Calor a pressão constante ( )
Conteúdo: ciclos de motores (Diesel), gases ideais e processos politrópicos (adiabático e isobárico).
O que vamos usar:
• Conversão de unidades (
• 1ª lei do gás ideal
• Relações do processo adiabático (
• Calor a pressão constante (
Passo 2
Primeiro coloca tudo em unidades compatíveis e identifica constantes:
- Converte
para Kelvin:
- Toma
e . - A constante dos gases (ar) em kcal e kPa·m³ é
Em unidades mais usáveis (1 kcal=4,186 kJ, 1 atm≃101,3 kPa) dá
.
4) Para ficar claro: ponto 1 = início da compressão, 2 = fim da compressão, 3 = fim da queima (dado), 4 = fim da expansão.
4) Para ficar claro: ponto 1 = início da compressão, 2 = fim da compressão, 3 = fim da queima (dado), 4 = fim da expansão.
Passo 3
Encontro a temperatura
no fim da queima a pressão constante:
Agora a compressão é adiabática, então
Passo 4
Pressões nos pontos:
– Como a compressão é adiabática:
– Como a compressão é adiabática:
Logo
Para o ponto 4 (expansão adiabática de 3→4):
com corte
.
Logo e
Logo
Passo 5
Agora os volumes específicos com
(usando kPa e kJ):
- Converte pressões a kPa:
Resposta
Variáveis em cada ponto (por kg de ar):
Ponto 1:
Ponto 1:
Ponto 2:
Ponto 3:
Ponto 4: