Um motor ciclo diesel padrão-ar apresenta, no inicio da compressão, a pressão de 95 kPa e a temperatura de 300 K . Apos receber calor da fonte quente, a pressão aumenta alcança
e a temperatura atinge 2150 K . Tomando como referencia os valores do ar frio (300K) determine:
a) a razão de compressão
b) o grau de expansão preliminar (cutoff ratio)
c) a eficiencia termica do ciclo
d) a pressão media efetiva (kPa)
a) a razão de compressão
b) o grau de expansão preliminar (cutoff ratio)
c) a eficiencia termica do ciclo
d) a pressão media efetiva (kPa)
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Diesel ideal com ar como fluido de trabalho. No estado
(início da compressão) temos
Após compressão adiabática isentrópica chega-se ao estado
, e em seguida ocorre adição de calor a pressão constante até o estado
, onde
Queremos determinar
a) a razão de compressão ,
b) o grau de expansão preliminar (cutoff ratio) ,
c) a eficiência térmica do ciclo ,
d) a pressão média efetiva .
Assumimos ar com calor específico constante, ,
,
.
a) a razão de compressão
b) o grau de expansão preliminar (cutoff ratio)
c) a eficiência térmica do ciclo
d) a pressão média efetiva
Assumimos ar com calor específico constante,
Passo 2
Para a compressão isentrópica de
para
vale
e como a adição de calor ocorre a pressão constante,
. Logo
Passo 3
Na adição de calor a pressão constante vale
onde
sai da isentrópica
:
Portanto
Passo 4
A eficiência térmica do ciclo Diesel é dada por
Substituindo
,
,
:
Passo 5
Para a pressão média efetiva usamos
Calculamos
O volume disparado por kg é
Logo
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)