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:
a) As variáveis nos pontos do ciclo.
1590,23 K
b) A eficiência térmica.
c) O trabalho realizado.
W = 249,
b) A eficiência térmica.
c) O trabalho realizado.
Passo 1
Beleza, vamos resolver um ciclo Diesel ideal com as seguintes informações:
– Taxa de compressão .
– No ponto 3 (início da expansão isentrópica) a pressão é e a temperatura é
.
– Calor adicionado: .
Dados termodinâmicos do gás (ar):
– Taxa de compressão
– No ponto 3 (início da expansão isentrópica) a pressão é
– Calor adicionado:
Dados termodinâmicos do gás (ar):
O que vamos usar:
- Relações isentrópicas
e . - Equação do gás ideal
. - Balanço de energia no calor a pressão constante
. - Eficiência
, com e .
Passo 2
Calcular
e, em seguida,
e
.
- Como o calor é recebido a pressão constante de 2→3:
- Compressão isentrópica 1→2 dá
- A mesma compressão dá
- Da equação dos gases, o volume específico inicial é
Passo 3
Estado 2 (após a compressão):
Passo 4
Estado 3 (início da expansão isentrópica):
Passo 5
Estado 4 (expansão isentrópica 3→4 e fechamento do ciclo):
- Volumes finais coincidem:
. - Relação isentrópica 3→4:
- Pressão em 4:
Passo 6
Eficiência térmica do ciclo Diesel:
Passo 7
Trabalho específico realizado pelo ciclo (1º princípio):
Resposta
a) Variáveis nos quatro pontos:
b) Eficiência térmica:
.
c) Trabalho específico: