Num motor de 4T de 4 cilindros, supõe-se que todos os cilindros produzam a mesma potência. A 4000 rpm , o consumo específico do motor é 0,24 kg / CV h. Nessa rotação desliga-se um cilindro e a potência cai de 100 CV para 70 CV . Qual o calor perdido, em kcal/s, globalmente nos gases de escape, fluido de arrefecimento, ambiente e combustão incompleta? ( PCl=9600 kcal / kg ).

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o enunciado tá pedindo e o que vamos usar.
Enunciado em miúdos: temos um motor 4 T de 4 cilindros que, a 4000 rpm, consome 0,24 kg/CV·h. Com todos os cilindros ligados ele entrega 100 CV; quando a gente desliga um cilindro, cai pra 70 CV. Queremos saber o calor que não vira trabalho — ou seja, o calor “perdido” (nos gases de escape, arrefecimento, combustão incompleta etc.) — em kcal/s, sabendo que o poder calorífico inferior (PCI) do combustível é 9600 kcal/kg.
Conteúdo: balanço de energia (1ª lei da termodinâmica) aplicado a motor, conversão de unidades (kg/h → kg/s, CV → kcal/s) e uso de consumo específico de combustível (BSFC).

Passo 2

Calcular o fluxo de massa de combustível após desligar o cilindro.
O consumo específico é
BSFC = 0,24 ;kgCVcdoth
Com 70 CV de saída, a massa de combustível por hora é
dot mcomb = 70;CV;times 0,24;kgCVcdoth = 16,8;kgh

Passo 3

Converter dot mcomb = 16,8;kg3600;s approx 0,004667;kgs de kg/h para kg/s:

Passo 4

Calcular o calor químico fornecido (energia de entrada) usando o PCI:
dot Qin = dot mcomb ;times; PCI = 0,004667;kgs times 9600;kcalkg approx 44,8;kcals

Passo 5

Converter a potência útil de 70 CV para kcal/s. Primeiro, 1 CV = 735,5 W. Então
Pout = 70;CVtimes 735,5;WCV = 51485;W
Como 1 kcal/s = 4184 W, em kcal/s fica
Pout = 51,485;W4184;Wkcal/s approx 12,3;kcals

Passo 6

Aplicar o balanço de energia (1ª lei) para achar o calor perdido:
dot Qlost = dot Qin - Pout = 44,8 - 12,3 = 32,5;kcals

Resposta

O calor perdido globalmente é de aproximadamente 32,5 kcal/s.

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