Um motor a diesel ideal tem uma razão de compressão de 20 e usa ar como fluido de trabalho. O estado do ar no início do processo de compressão é de 95 kPa e 20 ^circ C. Considerando que a temperatura máxima do ciclo não pode exceder 2200 K , determine a eficiência térmica. Considere calores específicos constantes para o ar à temperatura ambiente.
V
Tabela A 20
l r=V1V2=20 P1=95 kPa T1=20^circ C=293 K T3=2200 K (Imposicilo metaturgica)
cp=1,005 kJkgK
Cv=0,718 kJkgK
1

Passo 1

Beleza, vamos resumir a parada:
O enunciado pede a eficiência térmica de um ciclo Diesel ideal, usando ar (com eta = 1 - 1r^gamma-1;rho^gamma - 1gamma;(rho - 1) e constantes) com razão de compressão . Sabemos o estado 1 ( , ) e a temperatura máxima do ciclo .
Conteúdo: ciclo Diesel (adiabático + isobárico + adiabático + isocórico), leis dos gases ideais e calor específico constante.
O que vamos precisar:
  1. Exponente adiabático .
  2. Calcular da compressão adiabática.
  3. Calcular razão de corte (do aquecimento isobárico).
  4. Usar a fórmula da eficiência do ciclo Diesel:

Passo 2

Primeiro, T2 = T1,r^gamma-1 e a temperatura T2 = 293;Ktimes 20^1,4-1 = 293 times 20^0,4 approx 293 times 3,314 approx 971;K após a compressão adiabática 1→2.

– Em processo adiabático reversível pV =cste, vale também
Substituindo:

Passo 3

Agora o aquecimento a pressão constante 2→3. Num processo isobárico, rho ;=;V3V2 ;=; T3T2 =2200971approx2,266 , logo

Passo 4

Chegou a hora da fórmula da eficiência do ciclo Diesel:
eta = 1 - 1r^gamma-1;rho^gamma - 1gamma,(rho - 1)
Vamos calcular as partes:
  1. rho^gamma -1gamma,(rho -1) =2,1481,7724approx1,212 .
  2. 1r^gamma-1;times1,212 =13,314times1,212approx0,366 .
  3. eta = 1 - 0,366 = 0,634 ;;Longrightarrow;; etaapprox63,4% .
  4. .
  5. Fração interna:
  1. Então
Portanto

Resposta

A eficiência térmica do ciclo Diesel ideal é aproximadamente 63,4%.

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