Um motor de combustão interna de quatro tempos e quatro cilindros tem um diâmetro de 3,7 in e um curso de 3,4 in. O volume morto é de
do volume do cilindro no ponto morto inferior e o eixo de manivela roda a 2400 rpm . Os processos no interior de cada cilindro podem ser modelados como um ciclo de ar-padrão Otto com uma pressão de
e a uma temperatura de
no início da compressão. A temperatura máxima do ciclo é de
. Com base nesse modelo, calcule o trabalho líquido por ciclo, em Btu, e a potência desenvolvida pelo motor, em HP.
Resp: 0,7775 Btu 88,0 HP
Passo 1
O enunciado descreve um motor de quatro tempos de quatro cilindros cujo êmbolo tem diâmetro
in e curso
in. O volume morto em PMS é
, e o eixo roda a
rpm. Modelamos cada cilindro como um ciclo Otto de ar, com pressão e temperatura na entrada da compressão de
e temperatura máxima
.
Queremos (a) o trabalho líquido por ciclo em Btu (por cilindro) e (b) a potência do motor em HP.
Queremos (a) o trabalho líquido por ciclo em Btu (por cilindro) e (b) a potência do motor em HP.
Passo 2
Calcular o volume de deslocamento
, o volume morto
e a taxa de compressão
.
Passo 3
Pela adiabática do ar (
),
Calculando
Passo 4
Determinar a massa de ar em cada cilindro no PMS. Em unidades inglesas usamos
onde
Logo
Passo 5
O trabalho líquido por ciclo (por cilindro) no ciclo Otto vale
Para ar
. Então
Passo 6
Cada cilindro executa
ciclos Otto por minuto (quatro tempos) e há
cilindros. A taxa de geração de energia em Btu/min é
Convertendo para HP (
),
Resposta
Trabalho líquido por ciclo (por cilindro):
Potência do motor:
Potência do motor: