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
. 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? (
).
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).
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
O consumo específico é
Com 70 CV de saída, a massa de combustível por hora é
Passo 3
Converter
de kg/h para kg/s:
Passo 4
Calcular o calor químico fornecido (energia de entrada) usando o PCI:
Passo 5
Converter a potência útil de 70 CV para kcal/s. Primeiro, 1 CV = 735,5 W. Então
Como 1 kcal/s = 4184 W, em kcal/s fica
Passo 6
Aplicar o balanço de energia (1ª lei) para achar o calor perdido:
Resposta
O calor perdido globalmente é de aproximadamente 32,5 kcal/s.